Phóng xạ (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải)

Ngọc Nguyễn Ngày: 10-09-2022 Lớp 12

1 K

Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Phóng xạ Vật Lí 12 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 12 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem:

Phóng xạ (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Phóng xạ

1. 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

Phóng xạ - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

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.

2. 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:

II. Bài tập Phóng xạ

Bài 1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hiện tượng phóng xạ?

A. Trong phóng xạ α, hạt nhân con có số nơtron nhỏ hơn số nơtron của hạt nhân mẹ.

B. Trong phóng xạ β^-, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số prôtôn khác nhau.

C. Trong phóng xạ β, có sự bảo toàn điện tích nên số prôtôn được bảo toàn.

D. Trong phóng xạ β⁺, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số nơtron khác nhau.

Lời giải:

Phóng xạ β⁺ có sự biến đổi prôtôn sang nơtron; phóng xạ β^- có sự biến đổi nơtron sang prôtôn nên số prôtôn không được bảo toàn. Chọn C.

Bài 2: Hạt nhân Phóng xạ (Lý thuyết + 30 bài tập có lời giải) (ảnh 1) đang đứng yên thì phóng xạ α (không kèm bức xạ γ). Ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt α

A. lớn hơn động năng của hạt nhân con.

B. chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng động năng của hạt nhân con.

C. bằng động năng của hạt nhân con.

D. nhỏ hơn động năng của hạt nhân con.

Lời giải:

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có

Vì m_X < m_α (X có số khối 206, α có số khối 4) nên W_đα > W_đX. Chọn A.

Bài 3: Khi nói về hiện tượng phóng xạ, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

B. Sự phóng xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất phóng xạ.

C. Chu kỳ phóng xạ phụ thuôc vào khối lượng của chất phóng xạ.

D. Sự phóng xạ phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên bề mặt của khối chất phóng xạ.

Lời giải:

Phóng xạ, phân hạch, nhiệt hạch là các phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Chọn A.ad

Bài 4: Chọn ý sai. Tia gamma

A. là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn.

B. là chùm hạt phôtôn có năng lượng cao.

C. Không bị lệch trong điện trường.

D. Chỉ được phát ra từ phóng xạ α.

Lời giải:

Tia gamma là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (là chùm hạt phôtôn không mang điện có năng lượng rất lớn) và thường được phát ra từ các phản ứng hạt nhân (trong đó có phóng xạ α). Chọn D.

Bài 5: Xét phóng xạ: X → Y + α. Ta có

A. m_Y + m_α = m_X.

B. Phản ứng này thu năng lượng.

C. Hạt X bền hơn hạt Y.

D. Hạt α có động năng.

Lời giải:

Trong phóng xạ α thì hạt α (có khối lượng) chuyển động nên có động năng. Chọn D.

Bài 6: Một chất phóng xạ có hằng số phóng xạ λ. Ở thời điểm ban đầu có N₀ hạt nhân. Số hạt nhân đã bị phân rã sau thời gian t là

A. N₀e^-λt

B. N₀(1 - λt)

C. N₀(1 - e^λt)

D. N₀(1 - e^-λt)

Lời giải:

Số hạt nhân bị phân rã sau thời gian t là ΔN = N₀ – N₀e^-λt. Chọn D.ad

Bài 7: Tia nào sau đây không phải là tia phóng xạ ?

A. Tia γ.

B. Tia β⁺.

C. Tia α.

D. Tia X.

Lời giải:

Có 4 loại tia phóng xạ là: tia α; tia β^-; tia β⁺ và tia γ. Chọn D.

Bài 8: Trong không khí, tia phóng xạ nào sau đây có tốc độ nhỏ nhất ?

A. Tia γ.

B. Tia α.

C. Tia β⁺.

D. Tia β^-.

Lời giải:

Tia γ có tốc độ bằng tốc độ ánh (c ≈ 3.10⁸ m/s); tia β^- và tia β⁺ có tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng còn tia α có tốc độ cỡ 2.10⁷ m/s. Chọn B.

Bài 9: Tia α

A. có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong chân không.

B. là dòng các hạt nhân Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 3)

C. không bị lệch khi đi qua điện trường và từ trường.

D. là dòng các hạt nhân nguyên tử hiđrô.

Lời giải:

Tia α là dòng các hạt nhân hêli ( Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 4) ). Chọn B.

Bài 10: Một chất phóng xạ X có hằng số phóng xạ λ. Ở thời điểm t₀ = 0, có N₀ hạt nhân X. Tính từ t₀ đến t, số hạt nhân của chất phóng xạ X bị phân rã là

A. N₀ e^-λt.

B. N₀(1 – e^λt).

C. N₀(1 – e^-λt).

D. N₀(1 - λt).ad

Lời giải:

Số hạt nhân còn lại là N = N₀e^-λt nên số hạt nhân bị phân rã là N’ = N₀ – N = N₀(1 – e-λt). Chọn C.

Bài 11: Chọn phát biểu nào đúng. Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân

A. phát ra một bức xạ điện từ

B. tự phát ra các tia α, β, γ.

C. tự phát ra tia phóng xạ và biến thành một hạt nhân khác.

D. phóng ra các tia phóng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt chuyển động nhanh.

Lời giải:

Chọn C.

Xem định nghĩa phóng xạ.

Bài 12: Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha?

A. Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ( Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 5) )

B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện.

C. Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.

D. Khi đi trong không khí, tia anpha làm ion hoá không khí và mất dần năng lượng.

Lời giải:

Chọn C.

Xem tính chất các tia phóng xạ.

Bài 13: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia β^-?

A. Hạt β^- thực chất là êlectron.ad

B. Trong điện trường, tia β^- bị lệch về phía bản dương của tụ điện, lệch nhiều hơn so với tia α.

C. Tia β^- có thể xuyên qua một tấm chì dày cỡ xentimet.

D. A hoặc B hoặc C sai.

Lời giải:

Chọn C.

Xem tính chất các tia phóng xạ.

Bài 14: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự phóng xạ?

A. Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra các bức xạ và biến đổi thành hạt nhân khác.

B. Sự phóng xạ tuân theo định luật phân rã phóng xạ.

C. Phóng xạ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân.

D. A, B và C đều đúng.

Lời giải:

Chọn D.

Cả 3 ý trên đều đúng.

Bài 15: Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha?

A. Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ( Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 6) )

B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện.

C. Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.

D. Khi đi trong không khí, tia anpha làm ion hoá không khí và mất dần năng lượng.

Lời giải:

Chọn C.

Vận tốc tia anpha cỡ 2.10⁷m/s.

Bài 16: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia β^-?

A. Hạt β^- thực chất là êlectron.

B. Trong điện trường, tia β^- bị lệch về phía bản dương của tụ điện, lệch nhiều hơn so với tia α.

C. Tia β^- có thể xuyên qua một tấm chì dày cỡ xentimet.

D. A hoặc B hoặc C sai.

Lời giải:

Chọn C

Tia beta trừ có khả năng đâm xuyên nhưng chỉ có thể qua lá nhom dày cỡ mm.

Bài 17: Điều khẳng định nào sau đây là đúng khi nói về β⁺?

A. Hạt β⁺ có cùng khối lượng với êlectrron nhưng mang 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 rất mạnh, giống như tia rơn ghen (tia X).

D. A, B và C đều đúng.

Lời giải:

Chọn A.

Tia β⁺ còng gọi là electron dương.

Bài 18: Điều khẳng định nào sau đây là đúng khi nói về tia gamma?

A. Tia gamma thực chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 0,01nm).

B. Tia gamma là chùm hạt phôtôn có năng lượng cao.

C. Tia gamma không bị lệch trong điện trường.

D. A, B và C đều đúng.

Lời giải:

Chọn D.

Tia γ là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn tia X, có tính chất gióng tia X nhưng khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia X.

Bài 19: Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung của định luật phóng xạ? (với m₀ là khối lượng của chất phóng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t, λ là hằng số phóng xạ).

Lời giải:

Chọn B.

Bài 20: Điều nào sau đây là sai khi nói về độ phóng xạ H?

A. Độ phóng xạ H của một chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu là lượng phóng xạ đó.

B. Với một chất phóng xạ cho trước, độ phóng xạ luôn là một hằng số.

C. Với một chất phóng xạ cho trước, độ phóng xạ giảm dần theo quy luật hàm số mũ theo thời gian.

D. A hoặc B hoặc C đúng.

Lời giải:

Chọn B.

Độ phóng xạ giảm theo quy luật hàm số mũ âm.

Bài 21: Điều khẳng định nào sau đây là đúng khi nói về phóng xạ anpha (α)

A. Hạt nhân tự động phóng xạ ra hạt nhân hêli ( Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 9) ).

B. Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ.

C. Số khối của hạt nhân con nhỏ hơn số khối hat nhân mẹ 4 đơn vị.

D. A, B và C đều đúng.

Lời giải:

Chọn D.

Cả 3 ý trên đều đúng.

Bài 22: Điều khẳng định nào sau đây là sai khi nói về phóng xạ β^-?

A. Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pôzitron.

B. Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con tiến một ô so với hạt nhân mẹ.

C. Số khối của hạt nhân mẹ và hạt nhân con bằng nhau.

D. A hoặc B hoặc C đúng.

Lời giải:

Chọn A.

Tia β^- là êlectron.

Bài 23: Điều nào sau đây là đúng khi nói về phóng xạ β⁺?

A. Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pôzitron.

B. Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ.

C. Số điện tích của hạt nhân mẹ lớn hơn số điện tích của hạt nhân con một đơn vị.

D. A, B và C đều đúng.

Lời giải:

Chọn D.

Cả 3 ý trên đều đúng.

Bài 24: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra sóng điện từ.

B. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia α, β, γ.

C. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia không nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác.

D. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhẹ khi hấp thụ nơtron.

Lời giải:

Chọn C.

Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia không nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác.

Bài 25: Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới đây là không đúng?

A. Tia α, β, γ đều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau.

B. Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử.

C. Tia β là dòng hạt mang điện.

D. Tia γ là sóng điện từ.

Lời giải:

Chọn A.

- Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 10)

- Tia β^- là dòng electron, tia β⁺ là dòng pôziton.

- Tia γ là sóng điện từ.

Bài 26: Kết luận nào dưới đây không đúng?

A. Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ.

B. Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một chất phóng xạ.

C. Độ phóng xạ phụ thuộc vào bản chất của chất phóng xạ, tỉ lệ thuận với số nguyên tử của chất phóng xạ.

D. Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm dần theo thời gian theo qui luật qui luật hàm số mũ.

Lời giải:

Chọn B.

Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ và được đo bằng số phân rã trong 1s. Nó cũng bằng số nguyên tử N nhân với λ. H giảm theo định luật phóng xạ giống như N: H(t) = H₀e^-λt

Bài 27: Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính độ phóng xạ?

Lời giải:

Chọn B.

Công thức tính độ phóng xạ:

Bài 28: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 13)

B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện tia α bị lệch về phía bản âm.

C. Tia α ion hóa không khí rất mạnh.

D. Tia α có khả năng đâm xuyên mạnh nên được sử dụng để chữa bệnh ung thư.

Lời giải:

Chọn D.

Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 14) , khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện tia α bị lệch về phía bản âm. Tia α có khả năng ion hóa không khí rất mạnh.

Bài 29: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Hạt β⁺ và hạt β^- có khối lượng bằng nhau.

B. Hạt β⁺ và hạt β^- được phóng ra từ cùng một đồng vị phóng xạ

C. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ hạt β⁺ và hạt β^- bị lệch về hai phía khác nhau.

D. Hạt β⁺ và hạt β^- được phóng ra có vận tốc bằng nhau (gần bằng vận tốc ánh sáng).

Lời giải:

Chọn B.

Một đồng vị phóng xạ không thể phóng ra đồng thời hạt β⁺ và hạt β^-.

Bài 30: Một lượng chất phóng xạ có khối lượng m₀. Sau 5 chu kỳ bán rã khối lượng chất phóng xạ còn lại là

A. m₀/5;

B. m₀/25;

C. m₀/32;

D. m₀/50

Lời giải:

Chọn C.

Áp dụng định luật phóng xạ:

Sau 5 chu kỳ bán rã, chất phóng xạ còn lại là m = m₀/32.

Bài 31: Cho Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 16) là chất phóng xạ β^- với chu kỳ bán rã 15 giờ. Ban đầu có một lượng thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu lượng chất phóng xạ trên bị phân rã 75%?

A. 7h30';

B. 15h00';

C. 22h30';

D. 30h00'

Lời giải:

Chọn D.

Chất phóng xạ bị phân rã 75%, còn lại 25%, suy ra m/m₀ = 0,25 suy ra t/T = 2 → t = 30h.

Bài 32: Đồng vị Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 18) là chất phóng xạ β^- với chu kỳ bán rã T = 5,33 năm, ban đầu một lượng Co có khối lượng m₀. Sau một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm?

A. 12,2%;

B. 27,8%;

C. 30,2%;

D. 42,7%

Lời giải:

Chọn A.

Khối lượng Co còn lại sau 1 năm là Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 19) , khối lượng Co bị phân rã trong thời gian đó là m₀ – m → Số phần trăm chất phóng xạ bị phân rã trong 1 năm là

Bài 33: Một lượng chất phóng xạ Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 21) ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Chu kỳ bán rã của Rn là

A. 4,0 ngày;

B. 3,8 ngày;

C. 3,5 ngày;

D. 2,7 ngày

Lời giải:

Chọn B.

Độ phóng xạ của Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 22) tại thời điểm t là , độ phóng xạ giảm trong thời gian 12,5 ngày là , từ đây ta tính được T = 3,8 ngày.

Bài 34: Một lượng chất phóng xạ Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 25) ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Độ phóng xạ của lượng Rn còn lại là

A. 3,40.10¹¹Bq;

B. 3,88.10¹¹Bq;

C. 3,58.10¹¹Bq;

D. 5,03.10¹¹Bq

Lời giải:

Chọn C.

Tính chu kỳ bán rã T: Xem hướng dẫn câu 8.41, độ phóng xạ ban đầu H₀ = λ.N₀; độ phóng xạ tại thời điểm t = 12,5ngày là H(t) = Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 26) = 3,58.10¹¹Bq

Bài 35: Chất phóng xạ Phóng xạ (Lý thuyết + 40 bài tập có lời giải) (ảnh 27) phát ra tia α và biến đổi thành . Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày. Ban đầu có 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g?