Bài tập về tính chất và cấu tạo hạt nhân

Kiến thức cần nhớ

1. Cấu tạo hạt nhân

a. Kích thước hạt nhân

− Hạt nhân  tích điện dương +z_e (z là số thứ tự trong bảng tuần hoàn).

− Kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử  lần.

b. Cấu tạo hạt nhân

− Hạt nhân được tạo thành bởi các nuclôn.

+ Prôtôn (p), điện tích (+e).

+ Nơtrôn (n), không mang điện.

− Số prôtôn trong hạt nhân bằng Z (nguyên tử số).

− Tống số nuclôn trong hạt nhân kí hiệu A (số khối).

− Số nơtrôn trong hạt nhân là A − Z.

c. Kí hiệu hạt nhân

− Hạt nhân của nguyên tố X được kí hiệu: ${}_Z^{A}X.$

− Kí hiệu này vẫn được dùng cho các hạt sơ cấp: ${}_1^{1}p;{}_0^{1}p;{}_{-1}^0{e}^{-1}$

d. Đồng vị

− Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác nhau số A.

− Ví dụ. hiđrô có 3 đồng vị

Hiđrô thường${}_1^{1}H$  (99,99%); Hiđrô nặng ${}_1^{2}H$, còn gọi là đơtêri  (0,015%); Hiđrô siêu nặng ${}_1^{2}D$ , còn gọi là triti ${}_1^{3}T$ , không bền, thời gian sống khoảng 10 năm.

2. Khối lượng hạt nhân

a. Đơn vị khối lượng hạt nhân

− Đơn vị u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị ${}_6^{12}C$; lu = 1,66055.10⁻²⁷kg

b. Khối lượng và năng lượng hạt nhân

− Theo Anh−xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c²: E = mc², c: vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.10⁸m/s).

1 uc² = 931,5 MeV → lu = 931,5 MeV/c²

MeV/c² được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân.

− Chú ý:

Một vật có khối lượng m₀ khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với  $m=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\ge m_0$

Trong đó m₀ khối lượng nghỉ và m là khối lượng động.

Trong đó: $E_0=m_0{c}^2$  gọi là năng lượng nghỉ.

+ $W_d=E-E_0=\left(m-m_0\right)c^2$  chính là động năng của vật.

Các dạng bài tập về tính chất và cấu tạo hạt nhân

Dạng 1: Bài toán liên quan tới tính chất và cấu tạo hạt nhân

Hạt nhân: ${}_Z^{A}X:$  có Z proton và (A – Z) nơtron.

Dạng 2: Bài toán liên quan đến thuyết tương đối hẹp

Khối lượng và năng lượng:  $m=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}};E=m{c}^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}{c}^2.$

Động năng:  $W_d=E-E_0=m{c}^2-m_0{c}^2=\left(m-m_0\right)c^2\iff W_d=m_0{c}^2\left(\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}-1\right)$

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Bài 1: 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.

Hướng dẫn giải:

- 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 2: 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

Hướng dẫn giải:

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 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

+ 1 MeV/c² có giá trị b ằng:

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

Hướng dẫn giải: 

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

   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

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:

- 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

Hướng dẫn giải:

- 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:

Hướng dẫn giải:

- 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.

Hướng dẫn giải:  

- 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.

Hướng dẫn giải: 

- Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn.

Chọn đáp án D

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập khác

30 bài tập về Lý thuyết Con lắc lò xo (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về cách tính lượng chất phóng xạ, tuổi phóng xạ, độ phóng xạ (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về tia X (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Điện từ trường (2024) có đáp án chi tiết nhất

40 Bài tập Thế năng con lắc lò xo (2024) có đáp án