15 câu trắc nghiệm Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 16: Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch và ứng dụng có đáp án

Ta có: ${}_{Z}^{A}X{+}_{9}^{19}\text{F}{\rightarrow }_{2}^{4}\text{He}{+}_{8}^{16}\text{O}\Rightarrow \{\begin{matrix}\text{A}+19=4+16 \\ \text{Z}+9=2+8\end{matrix}\Rightarrow \{\begin{matrix}\text{A}=1 \\ \text{Z}=1\end{matrix}$

Chọn D.

Phương trình phản ứng: ${}_5^{10}{\rm{Bo}} + {}_Z^AX \to {}_2^4\alpha + {}_4^8{\rm{Be}}$

Ta có: $\left\{ \begin{array}{l}10 + A = 4 + 8\\5 + Z = 2 + 4\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}A = 2\\Z = 1\end{array} \right. \to {}_1^2D$. Vậy hạt nhân X là ${}_1^2D.$ Chọn B.

Phương trình phản ứng: ${}_{92}^{235}U + {}_0^1n \to {}_Z^AX + {}_{41}^{93}Nb + 3{}_0^1n + 7{}_{ - 1}^0{\beta ^ - }$

Ta có: $\left\{ \begin{array}{l}235 + 1 = A + 93 + 3.1 + 7.0\\92 + 0 = Z + 41 + 3.0 + 7.\left( { - 1} \right)\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}A = 140\\Z = 58\end{array} \right.$. Chọn C.

Phương trình phản ứng: ${}_Z^A{\rm{X}} + {}_9^{19}{\rm{F}} \to \,_2^4{\rm{He}} + \,{}_8^{16}{\rm{O}}$

Ta có: $\left\{ \begin{array}{l}A + 19 = 4 + 16\\Z + 9 = 2 + 8\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}A = 1\\Z = 1\end{array} \right. \to {}_1^1p$. Vậy X là hạt prôton. Chọn D.

$\left\{ \begin{array}{l}{m_0} = 22{,}9837 + 1{,}0073 = 23{,}991\,\,u\\m = 4{,}0015 + 19{,}9869 = 23{,}9884\,\,u\end{array} \right.$

Vì ${m_0} > m \to$ phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

$\Rightarrow E = \left( {{m_0} - m} \right){c^2} = \left( {23{,}991 - 23{,}9884} \right)\,\,u{c^2} = 0{,}0026.931{,}5 = 2{,}4219\,\,MeV.$

Chọn C.

Ta có phương trình phản ứng: $_1^3{\rm{T}} + \,_1^2{\rm{D}} \to \,_2^4{\rm{He}} + {}_0^1n$

Năng lượng tỏa ra của phản ứng là:

$$\begin{array}{l}E = \left( {\Delta m - \Delta {m_0}} \right){c^2} = \left( {\Delta {m_{He}} - \Delta {m_T} - \Delta {m_D}} \right){c^2}\\\,\,\,\,\,\, = \left( {0{,}030382 - 0{,}009106 - 0{,}002491} \right).931{,}5 = 17{,}498\,\,MeV.\end{array}$$

Chọn C.

Ta có năng lượng tỏa ra từ phản ứng là 3,25 MeV.

$$\Rightarrow E = \left( {\Delta m - \Delta {m_0}} \right){c^2} = {E_{l{k_{He}}}} - 2\Delta {m_D}{c^2} = 3{,}25 \Leftrightarrow {E_{l{k_{He}}}} = 3{,}25 + 2.0{,}0024.931{,}5 = 7{,}72\,\,MeV.\,$$

Chọn A.

Ta có năng lượng tỏa ra từ phản ứng là 17,6 MeV.

Số nguyên tử Heli có trong 2 g Heli là:

$N = \frac{m}{A}.{N_A} = \frac{2}{4}.6,{02.10^{23}} = 3,{01.10^{23}}$ nguyên tử.

Năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2 g Heli là:

$${\rm{W}} = 17{,}6.3,{01.10^{23}} = 52,{976.10^{23}}\,\,MeV.$$

Chọn A.

Phản ứng dây chuyền xảy ra khi $k \ge 1$.

Phản ứng dây chuyền xảy ra và kiểm soát được khi $k = 1$ và xảy ra nhưng không kiểm soát được khi $k > 1$.

Chọn B.

a) Sai. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

b) Đúng.

c) Sai. Trong phản ứng phân hạch, một hạt nhân có số khối lớn hấp thụ một neutron chậm rồi vỡ ra thành các hạt nhân có số khối nhỏ hơn.

d) Đúng.

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

a) Sai. Đây là quá trình phân hạch. $_{92}^{235}{\rm{U}} + _0^1n \to _{55}^{137}{\rm{Cs}} + _{37}^{95}{\rm{X}} + 4_0^1n$

b) Đúng. Sử dụng định luật bảo toàn số khối, bảo toàn điện tích.

c) Sai. $_{92}^{235}{\rm{U}} + _0^1n \to _{55}^{137}{\rm{Cs}} + _{37}^{95}{\rm{X}} + 4_0^1n$

d) Sai. $E = \Delta m{c^2} = 0{,}181.931{,}5 = 168{,}6\,MeV$

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

a) $_{94}^{239}Pu + _0^1n \to _{54}^{134}Xe + _{40}^{103}Zr + 3_0^1n$

b) E$_{toả}$ = (m$_{Pu}$ + m$_{n}$ – m$_{Xe}$ – m$_{Zr}$ – 3m$_{n}$).c$^{2}$ = 188,4 MeV.

c) Số hạt nhân 239Pu có trong 9kg là: $N = \frac{m}{A}{N_A} = \frac{{9000}}{{239}}.6,{023.10^{23}} = 2,{27.10^{25}}$

Mỗi hạt nhân 239Pu tham gia 1 phản ứng.

Năng lượng toả ra: E = 2,27.10$^{25}$.188,4 = 4,27.10$^{27}$ MeV = 6,83.10$^{14}$ J.

Đáp án:

a) $_{94}^{239}Pu + _0^1n \to _{54}^{134}Xe + _{40}^{103}Zr + 3_0^1n$

b) 188,4 MeV.

c) 6,83.10$^{14}$ J.

a) Năng lượng toả ra của một phản ứng là:

$\Delta E = \Delta m{c^2} = ({m_D} + {m_T} - {m_{He}} - {m_n}){c^2} = 17{,}51\,MeV$

$1{,}000\;{\rm{kg}}$ He được tạo thành, tương ứng với số hạt nhân He là:

$N = \frac{m}{A}{N_A} = \frac{{1000}}{4}6,{02.10^{23}} = 1,{505.10^{26}}$

Năng lượng toả ra: $E = N.\Delta E = 1,{505.10^{26}}.17{,}51 = 2,{64.10^{27}}MeV = 4,{22.10^{14}}J$

b) Số hạt nhân 235U cần sử dụng cho phản ứng phân hạch để thu được năng lượng như ý a) là: $N = \frac{{2,{{64.10}^{27}}}}{{200}} = 1,{32.10^{25}}$

Khối lượng 235U cần sử dụng: $m = \frac{N}{{{N_A}}}.A = \frac{{1,{{32.10}^{25}}}}{{6,{{02.10}^{23}}}}.235 = 5{,}152\,kg$

Đáp án: a) 4,22.10$^{14}$ J; b) 5,152 kg.

a) Năng lượng $58{,}75\;{{\rm{g}}^{235}}{\rm{U}}$ toả ra:

$E = \frac{m}{A}.{N_A}.200MeV = \frac{{58{,}75}}{{235}}.6,{02.10^{23}}.200.1,{6.10^{ - 13}} = 4,{816.10^{12}}J$

Hiệu suất của máy phát điện là 25%, nên năng lượng có ích là:

${E_{co\,ich}} = E.25\% = 4,{816.10^{12}}.25\% = 1,{204.10^{12}}J$

Công suất của nhà máy: $P = \frac{{{E_{co\,ich}}}}{t} = \frac{{1,{{204.10}^{12}}}}{{86400}} = 13,{9.10^6}{\rm{W}}$

b) Mỗi phản ứng cần dùng 1 neutron và sinh ra 2,5 neutron.

Sau một ngày số neutron thu được trong lò phản ứng là:

$N' = \frac{m}{A}.{N_A}.(2{,}5 - 1) = \frac{{58{,}75}}{{235}}.6,{02.10^{23}}.(2{,}5 - 1) = 2,{26.10^{23}}$

Đáp án: a) 13,9.10$^{6}$ W; b) 2,26.10$^{23}$.