Ví dụ về một câu hỏi vật lý về cốt lõi của phản ứng nhiệt hạch, năng lượng liên kết nguyên tử.

9 ví dụ về các câu hỏi vật lý hạt nhân liên quan đến phản ứng nhiệt hạch và năng lượng liên kết nguyên tử.

1. Quan sát phản ứng tổng hợp hạt nhân sau:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + E
Nếu khối lượng ₁H² = 2,014 amu, khối lượng ₁H³ Khối lượng hạt α là 3,016 amu, khối lượng hạt α là 4,0026 amu và khối lượng neutron là 1,0084 amu, vậy năng lượng tạo ra là…. (1 amu tương đương với 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Cuộc thảo luận
Khối lượng chất phản ứng và sản phẩm:
Khối lượng chất phản ứng (m)_{chất phản ứng}) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Khối lượng sản phẩm (m)_Produk) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Khối lượng bị mất trong phản ứng:
Δm = m_{chất phản ứng} - m_Produk
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Khối lượng mất đi trong phản ứng hợp hạch là 0,019 amu.
1 amu tương đương với 931 MeV năng lượng. 0,019 amu tương đương với 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Đáp án đúng là B.

2. Hãy chú ý đến các phản ứng hạt nhân sau đây!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + năng lượng
Nếu biết khối lượng của hạt nhân:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Nếu khối lượng 1 amu tương đương với năng lượng 931 MeV, thì năng lượng sinh ra trong phản ứng hạt nhân là...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Cuộc thảo luận
Khối lượng chất phản ứng và sản phẩm:
Khối lượng chất phản ứng (m)_{chất phản ứng}) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Khối lượng sản phẩm (m)_Produk) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Khối lượng bị mất trong phản ứng:
Δm = chất phản ứng – sản phẩm
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Khối lượng bị mất trong phản ứng hạt nhân là 0,0066 amu.
1 amu tương đương với 931 MeV năng lượng. 0,0066 amu tương đương với 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV năng lượng.
Đáp án đúng là B.

3. Hãy chú ý đến phản ứng hợp hạch sau đây!
Ai cũng biết rằng:
Thánh Lễ ₁H¹ = 1,0078 sma
Thánh Lễ ₁d² = 2,01410 sma
Khối lượng = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
Giá trị của E (năng lượng sinh ra) trong phản ứng nhiệt hạch là…

A. 0,44 MeV
B. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Cuộc thảo luận

Khối lượng chất phản ứng và sản phẩm :
Khối lượng chất phản ứng (m)_{chất phản ứng}) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Khối lượng sản phẩm (m)_Produk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Khối lượng bị mất trong phản ứng :
Δm = m_{chất phản ứng} - m_Produk
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Khối lượng mất đi trong phản ứng hợp hạch là 0,00095 amu.

1 sma tương đương với năng lượng Lên tới 931 MeV. 0,00095 amu tương đương với năng lượng 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Đáp án đúng là B.

Thông tin :
Amu = đơn vị khối lượng nguyên tử
MeV = mega electron volt (đơn vị năng lượng).

4. Khối lượng lõi ₄Be⁹ Khối lượng nguyên tử là 9,0121 amu, khối lượng proton là 1,0078 amu và khối lượng neutron là 1,0086 amu. Nếu 1 amu tương đương với năng lượng 931 MeV, thì năng lượng liên kết nguyên tử là ₄Be⁹ là…

A. 51,39 MeV
B. 57,82 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

Cuộc thảo luận
Khối lượng của một nguyên tử không bằng tổng khối lượng của các proton, neutron và electron cấu thành nên nguyên tử đó. Khi các proton, neutron và electron phản ứng để tạo thành một nguyên tử, nguyên tử tạo thành sẽ có khối lượng nhỏ hơn tổng khối lượng của tất cả các proton, electron và neutron cấu thành nên nguyên tử. Điều này là do một phần khối lượng bị mất đi. Khối lượng bị mất đi tương đương với năng lượng giải phóng trong quá trình hình thành nguyên tử. Ngược lại, cần một lượng năng lượng bằng với năng lượng giải phóng trong quá trình hình thành nguyên tử để phá vỡ nguyên tử cho đến khi các proton, neutron và electron cấu thành nên nguyên tử được tách rời nhau. Lượng năng lượng này bằng... năng lượng liên kết nguyên tử.

Người ta biết rằng :
Số proton = 4
Số neutron = 9 – 4 = 5
Khối lượng lõi ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Khối lượng proton = 1,0078 amu
Khối lượng neutron = 1,0086 amu
1 amu tương đương với năng lượng 931 MeV.
Yêu cầu Năng lượng liên kết nguyên tử ₄Be⁹
Jawab :

Khối lượng của proton và neutron :
Khối lượng của tất cả các proton = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Khối lượng của tất cả các neutron = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Khối lượng của proton và neutron = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Hàng loạt người mất tích :
Khối lượng proton và neutron – khối lượng hạt nhân = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
Năng lượng giải phóng = năng lượng liên kết nguyên tử :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
Đáp án đúng là B.

Mô tả: sma = đơn vị khối lượng nguyên tử, sMeV = mega electronVolt (đơn vị năng lượng)

5. Hạt nhân nguyên tử urani ₉₂U²³⁸ = 238,0508 amu. Khối lượng proton (m)_p) = 1,0078 amu. Khối lượng neutron (m)_n) = 1.0086 sma. (1 sma = 931 MeV) thì năng lượng liên kết của nguyên tử urani là ₉₂U²³⁸ là…

A. 9271,76 MeV
B. 2830,50 MeV
C. 2399,73 MeV
D. 1922,24 MeV
E. 1789,75 MeV

Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Số proton = 92
Số neutron = 238 – 92 = 146
Khối lượng lõi = 238,0508 amu
Khối lượng proton = 1,0078 amu
Khối lượng neutron = 1.0086 amu
Yêu cầu Năng lượng liên kết nguyên tử ₄Be⁹
Jawab :
Khối lượng của proton và neutron :
Khối lượng của tất cả các proton = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Khối lượng của tất cả các neutron = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Khối lượng của proton và neutron = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
Hàng loạt người mất tích :
Khối lượng proton và neutron – khối lượng hạt nhân = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Năng lượng giải phóng = năng lượng liên kết nguyên tử :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
Đáp án đúng là E.

6. Những lợi ích của đồng vị phóng xạ trong cuộc sống bao gồm:
(1) như một dấu hiệu rò rỉ đường ống
(2) như một vật thay thế cho dụng cụ phẫu thuật
(3) chất bảo quản thực phẩm
(4) Làm nóng thức ăn nhanh chóng
Câu đúng là…
A. (1), (2) và (3)
B. (1), (2) và (4)
C. (2), (3) và (4)
D. (1) và (3)
E. (2) và (4)
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là D.

7. Các phát biểu sau:
(1) liệu pháp xạ trị
(2) đo hàm lượng nước trong đất
(3) như một chất đánh dấu
(4) xác định tuổi của hóa thạch
Việc sử dụng đồng vị phóng xạ trong lĩnh vực y tế là...
A. (1). (2), (3) và (4)
B. (1), (2) và (3)
C. (1) và (3)
D. (2) và (4)
E 4)
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là C.

8. Đồng vị phóng xạ C-14 có thể được sử dụng cho…
A. Phát hiện chức năng của tuyến giáp
B. Hiểu được hiệu quả của công việc từ trái tim
C. tiêu diệt tế bào ung thư
D. Phát hiện hàng giả gốm sứ
E. Xác định tuổi của hóa thạch
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là E.

9. Đồng vị phóng xạ iốt-131 được con người sử dụng để…
A. Phát hiện tuyến giáp
B. Phát hiện bệnh lý xương
C. tiêu diệt tế bào ung thư
D. Xác định tuổi của hóa thạch
E. Kiểm tra vật liệu mà không làm hư hại chúng
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là A.

Nguồn câu hỏi:

Các câu hỏi Vật lý cho kỳ thi quốc gia dành cho học sinh trung học phổ thông/trung học nghề