Trắc nghiệm Vật Lí 12 Kết nối tri thức Bài 22 (có đáp án): Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết

Với câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 22: Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết có đáp án chi tiết đầy đủ các mức độ sách Kết nối tri thức sẽ giúp học sinh lớp 12 ôn luyện trắc nghiệm Vật Lí 12.

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Nếu 3,6 g một chất được chuyển hóa hoàn toàn thành năng lượng thì năng lượng đó có giá trị là bao nhiêu?

A. 9.10¹⁰ kWh.

B. 9.10⁷ kWh.

C. 3,24.10¹⁰ kWh.

D. 3,24.10⁷ kWh.

Hiển thị đáp án

Ta có: E = mc² = 3,6.10^-3.(3.10⁸)2 = 3,24.10¹⁴ (J) = 9.10⁷ kWh.

Cây 2: Cho khối lượng của hạt nhân ${}_{47}^{107}\text{Ag}$ là 106,8783 amu; của neutron là 1,0087 amu; của proton là 1,0073 amu. Độ hụt khối của hạt nhân ${}_{47}^{107}\text{Ag}$ là

A. 0,9868 amu.

B. 0,6986 amu.

C. 0,6868 amu.

D. 0,9686 amu.

Hiển thị đáp án

$\Delta \text{m}={\text{Zm}}_{\text{p}}+(\text{A}-\text{Z}){\text{m}}_{\text{n}}-{\text{m}}_{\text{x}}$ = $(\mathrm{47.1,0073}+\mathrm{60.1,0087}-\mathrm{106,8783})$ = 0,9869 amu. Chọn A.

Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân: $\text{X}{+}_9^{19} \text{F}{\to }_2^4\text{He}{+}_8^{16}\text{O}$. Hạt X là

A. anpha.

B. neutron.

C. deuteri.

D. proton.

Hiển thị đáp án

Ta có: ${}_Z^{A}X{+}_9^{19} \text{F}{\to }_2^4\text{He}{+}_8^{16}\text{O}$ => $\left\{\begin{array}{l}\text{A}+19=4+16\\ \text{Z}+9=2+8\end{array}\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}\text{A}=1\\ \text{Z}=1\end{array}\right.\right.$. Chọn D.

Câu 4: Khối lượng của hạt proton, neutron và hạt deuteri ${}_1^2\text{D}$ lần lượt là: 1,0073 amu; 1,0087 amu và 2,0136 amu. Năng lượng liên kết của hạt nhân ${}_1^2\text{D}$ là

A. 2,24 MeV.

B. 3,06 MeV.

C. 1,12 MeV.

D. 4,48 MeV.

Hiển thị đáp án

$\Delta \text{m}={\text{Zm}}_{\text{p}}+(\text{A}-\text{Z}){\text{m}}_{\text{n}}-{\text{m}}_{\text{X}}$ = $1\cdot \mathrm{1,0073}+(2-1)\cdot \mathrm{1,0087}-\mathrm{2,0136}$ = $\mathrm{2,4}\cdot {10}^{-3}\text{amu}$

=> ${\text{E}}_{\mathcal{l}\text{k}}=\Delta \text{m}\cdot {\text{c}}^2$ = $\mathrm{2,4}\cdot {10}^{-3}\cdot \underset{\mathrm{931,5}}{\underbrace{\text{amu}\cdot {\text{c}}^2}}=\mathrm{2,2356}\text{MeV}$. Chọn A.

Câu 5: Hạt nhân ${}_4^{10}\text{Be}$ có khối lượng 10,0135 amu. Khối lượng của neutron m_n = 1,0087 amu, của proton m_p = 1,0073 amu. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ${}_4^{10}\text{Be}$ là

A. 0,6321 MeV/nucleon.

B. 63,2152 MeV/nucleon.

C. 632,1531 MeV/nucleon.

D. 6,3215 MeV/nucleon.

Hiển thị đáp án

$\Delta \text{m}={\text{Zm}}_{\text{p}}+(\text{A}-\text{Z}){\text{m}}_{\text{n}}-{\text{m}}_{\text{X}}$ = $4\cdot \mathrm{1,0073}+(10-4)\cdot \mathrm{1,0087}-\mathrm{10,0135}$ = 0,0679amu

=> $E_{\mathcal{l}\text{k}}=\Delta \text{m}\cdot {\text{c}}^2$ = $\mathrm{0,0679}\cdot \underset{\mathrm{931,5}\text{MeV}}{\underbrace{\text{amu}\cdot {\text{c}}^2}}$ = 63,2489 MeV

=> $E_{\mathcal{l}\text{kr}}=\frac{E_{\mathcal{l}k}}{A}=\frac{\mathrm{63,2489}}{10}=\mathrm{6,3249}\left(\frac{\text{MeV}}{\text{ nucleon }}\right)$. Chọn D.

Câu 6: Biết khối lượng của các hạt α, proton và neutron lần lượt là 4,0015 amu; 1,0073 amu và 1,0087 amu. Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 11,2 lít khí He ở điều kiện tiêu chuẩn là

A. 8,55.10²⁴ MeV.

B. 4,71.10²⁵ MeV.

C. 3,41.10²⁵ MeV.

D. 2,11.10²⁷ MeV.

Hiển thị đáp án

$\text{Q}=\text{n}\cdot {\text{E}}_{\mathcal{l}\text{k}}=\frac{\text{V}}{\mathrm{22,4}}\cdot {\text{N}}_{\text{A}}\cdot \text{Q }$ = $\frac{\mathrm{11,2}}{\mathrm{22,4}}\cdot \mathrm{6,023}\cdot {10}^{23}\cdot (2\cdot \mathrm{1,0073}+2\cdot \mathrm{1,0087}-\mathrm{4,0015})\cdot \mathrm{931,5}$

$\approx \mathrm{8,55}\cdot {10}^{24}\text{MeV}$. Chọn A.

Câu 7: Cho hạt nhân ${}_{92}^{238}\text{U}$ có khối lượng lần lượt là 238,0004 amu. Biết m_p = 1,0073 amu và m_n = 1,0087 amu; 1 amu = 931 MeV/c², N_A = 6,022.10²³. Khi tổng hợp được một mol hạt nhân ${}_{92}^{238}\text{U}$ thì năng lượng toả ra

A. 1,084.10²⁷ J.

B. 1,0884.10²⁷ MeV.

C. 1800 MeV.

D. 1,84.10²² MeV.

Hiển thị đáp án

$E_{lk}=\left[92m_p+146m_n-m_U\right]c^2$ = $\mathrm{1807,44}\text{MeV}$ => $Q=E_{lk}\cdot N_A=\mathrm{1,0884}\cdot {10}^{27}\text{MeV}$.

Chọn B

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu hỏi: Cho hai hạt nhân A và B có các đặc điểm sau:

Hạt nhân A có 202 nucleon trong đó gồm 122 neutron. Độ hụt khối của hạt nhân A là 1,71228 u.

Hạt nhân B có 204 nucleon trong đó gồm 80 proton. Độ hụt khối của hạt nhân B là 1,72675u.

Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?

a) A và B là hai hạt nhân đồng vị.

b) Số nucleon trung hoà trong mỗi hạt nhân bằng nhau.

c) Hạt nhân A có năng lượng liên kết nhỏ hơn hạt nhân B.

d) Hạt nhân B bền vững hơn hạt nhân A.

Hiển thị đáp án

a) Hạt nhân A có 202 – 122 = 80 proton.

Hạt nhân A và B là hai hạt nhân đồng vị → Phát biểu a) Đúng.

b) Hạt nhân B có 204 – 80 = 124 neutron, trong khi đó hạt nhân A chỉ có 122 neutron → Phát biểu b) Sai.

c) Hạt nhân A có độ hụt khối nhỏ hơn hạt nhân B:

$\Delta m_{\text{A}}<\Delta m_{\text{B}}\iff \Delta m_{\text{A}}{\text{c}}^2<\Delta m_{\text{B}}{\text{c}}^2\iff E_{\text{lkA}}<E_{\text{lkB}}$ → Phát biểu c) Đúng.

d) Tính năng lượng liên kết riêng của mỗi hạt nhân:

$E_{\text{klkA}}=\frac{E_{\text{kkA}}}{A_{\text{A}}}=\frac{\mathrm{1,71228.}\left(\mathrm{931,5}\text{MeV}/{\text{c}}^2\right)c^2}{202\text{ nucleon }}=\mathrm{7,896}$ MeV / nucleon

$E_{\text{krB}}=\frac{E_{\text{kkB}}}{A_{\text{B}}}=\frac{\mathrm{1,72675}\cdot \left(\mathrm{931,5}\text{MeV}/{\text{c}}^2\right)c^2}{204\text{ nucleon }}=\mathrm{7,885}$ MeV / nucleon

$E_{\text{lkrA}}>E_{\text{lkrB}}$ nên hạt nhân A bền vững hơn hạt nhân B => Phát biểu d) Sai.

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn.

Câu hỏi: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: ${}_3^6\text{Li}{+}_1^2\text{D}{\to }_2^4\text{He}{+}_Z^A\text{X}$

Biết khối lượng nguyên tử của các hạt là $m_{\text{D}}=\mathrm{2,01410}\text{u};m_{\text{Li}}=\mathrm{6,01512}\text{u}$; $m_{\text{He}}=\mathrm{4,00260}\text{u}$;

a) Hoàn thành phương trình phản ứng.

b) Tính năng lượng toả ra của mỗi phản ứng. (Viết kết quả theo đơn vị MeV và lấy đến một chữ số sau dấu phẩy thập phân).

c) Nếu tổng hợp được 1,00 g khí helium từ phương trình phản ứng này thì tổng năng lượng toả ra có thể đun sôi bao nhiêu kilôgam nước ở 20°C? Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/(kg.K).

Hiển thị đáp án

a) Do điện tích và số nucleon được bảo toàn trong các phản ứng hạt nhân nên:

3 + 1 = 2 + Z => Z = 2

6 + 2 = 4 + A => A = 4

Hạt nhân ${}_Z^A\text{X}$ là ${}_2^4\text{He}$.

Phương trình phản ứng hạt nhân có dạng: ${}_3^6\text{Li}{+}_1^2\text{D}{\to }_2^4\text{He}{+}_2^4\text{He}$.

b) Năng lượng toả ra của một phản ứng hạt nhân:

E_toả = (m_trước – m_sau)c² = $\left[\right(\mathrm{6,01512}\text{u}+\mathrm{2,01410}\text{u})-(\mathrm{2.4,00260}\text{u}\left)\right]{\text{c}}^2$

= $\mathrm{0,02402}{\text{uc}}^2=\mathrm{0,02402.}\left(\mathrm{931,5}\text{MeV}/{\text{c}}^2\right){\text{c}}^2=\mathrm{22,37}\text{MeV}$.

c) Mỗi phản ứng tạo ra hai nguyên tử helium nên để tổng hợp được 1,00 g helium, số phản ứng cần xảy ra là

$\frac{(\mathrm{1,00} \text{g})}{(4 \text{g}/\text{mol})}\cdot (\mathrm{6,02}\cdot {10}^{23}$ nguyên tử /mol) : (2 nguyên tử /phản ứng) = 7,53.10²² phản ứng.

Tổng năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1,00 g helium là

E = (7,53.10²² phản ứng).(22,4 MeV/phản ứng).$\left(\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-13} \text{J}/\text{MeV}\right)$ = $\mathrm{2,69}\cdot {10}^{11} \text{J}$

Năng lượng này đun sôi được số kilôgam nước ở 20°C là

m = $\frac{E}{c\Delta t}=\frac{\left(\mathrm{2,70}\cdot {10}^{11} \text{J}\right)}{(4180 \text{J}/\text{kg}\cdot \text{K})\cdot \left({100}^{°}\text{C}-{20}^{°}\text{C}\right)}=\mathrm{8,07}\cdot {10}^5 \text{kg}$

Đáp án: a) ${}_3^6\text{Li}{+}_1^2\text{D}{\to }_2^4\text{He}{+}_2^4\text{He}.$; b) 22,4MeV; c) 8,07.10⁵ kg.

Xem thêm câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí lớp 12 Kết nối tri thức có đáp án hay khác:

• Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 18: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

• Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

• Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 21: Cấu trúc hạt nhân

• Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 23: Hiện tượng phóng xạ

• Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 24: Công nghiệp hạt nhân

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Vật Lí 12 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Vật Lí 12 Kết nối tri thức
• Giải SBT Vật Lí 12 Kết nối tri thức
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)

---