Trắc nghiệm Vật Lí 12 Kết nối tri thức Bài 21: Cấu trúc hạt nhân - Đề 09 bao gồm nhiều câu hỏi hay, bám sát chương trình. Cùng làm bài tập trắc nghiệm ngay.
Câu 1: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt nào? Hãy phân tích cấu tạo của hạt nhân đồng vị phổ biến nhất của Carbon, kí hiệu là ${}_{6}^{12}text{C}$.
- A. Electron và proton; Hạt nhân ${}_{6}^{12}text{C}$ có 6 electron và 6 proton.
- B. Proton và neutron; Hạt nhân ${}_{6}^{12}text{C}$ có 12 proton và 6 neutron.
- C. Proton và neutron; Hạt nhân ${}_{6}^{12}text{C}$ có 6 proton và 6 neutron.
- D. Electron, proton và neutron; Hạt nhân ${}_{6}^{12}text{C}$ có 6 proton và 6 neutron.
Câu 2: Cho các hạt nhân: ${}_{1}^{1}text{H}$, ${}_{1}^{2}text{H}$, ${}_{2}^{3}text{He}$, ${}_{2}^{4}text{He}$. Những hạt nhân nào là đồng vị của nhau? Phân tích đặc điểm cấu tạo của chúng để đưa ra kết luận.
- A. ${}_{1}^{1}text{H}$ và ${}_{1}^{2}text{H}$ vì chúng có cùng số proton nhưng khác số neutron.
- B. ${}_{1}^{2}text{H}$ và ${}_{2}^{3}text{He}$ vì chúng có cùng số khối.
- C. ${}_{1}^{1}text{H}$, ${}_{1}^{2}text{H}$ và ${}_{2}^{3}text{He}$ vì chúng có số nucleon gần bằng nhau.
- D. ${}_{2}^{3}text{He}$ và ${}_{2}^{4}text{He}$ vì chúng có cùng số neutron.
Câu 3: Số khối (A) của một hạt nhân bằng gì và nó thể hiện đặc điểm vật lý nào của hạt nhân?
- A. Bằng số proton, thể hiện điện tích của hạt nhân.
- B. Bằng số neutron, thể hiện tính đồng vị của hạt nhân.
- C. Bằng hiệu số giữa số proton và neutron, thể hiện độ bền vững tương đối.
- D. Bằng tổng số proton và neutron, thể hiện tổng số nucleon trong hạt nhân.
Câu 4: Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) được định nghĩa dựa trên nguyên tử nào và có giá trị xấp xỉ bao nhiêu kilogram? Hãy so sánh giá trị này với khối lượng của một proton.
- A. Nguyên tử ${}_{1}^{1}text{H}$; xấp xỉ $1,67 times 10^{-27} text{kg}$, lớn hơn khối lượng proton.
- B. Nguyên tử ${}_{6}^{12}text{C}$; xấp xỉ $1,66 times 10^{-27} text{kg}$, xấp xỉ bằng khối lượng proton và neutron.
- C. Nguyên tử ${}_{8}^{16}text{O}$; xấp xỉ $1,66 times 10^{-27} text{kg}$, nhỏ hơn khối lượng proton.
- D. Nguyên tử ${}_{6}^{12}text{C}$; xấp xỉ $9,1 times 10^{-31} text{kg}$, bằng khối lượng electron.
Câu 5: Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nucleon tạo nên nó khi chúng đứng riêng lẻ. Hiện tượng này được giải thích dựa trên nguyên tắc bảo toàn nào trong vật lý hiện đại?
- A. Bảo toàn động lượng.
- B. Bảo toàn số nucleon.
- C. Tương đương khối lượng - năng lượng theo công thức $E=mc^2$.
- D. Bảo toàn điện tích.
Câu 6: Độ hụt khối của hạt nhân được tính bằng công thức nào? Phân tích ý nghĩa vật lý của độ hụt khối.
- A. $Delta m = (Z m_p + N m_n) - M_{text{hn}}$; Là phần khối lượng đã chuyển hóa thành năng lượng liên kết giữ các nucleon.
- B. $Delta m = M_{text{hn}} - (Z m_p + N m_n)$; Là phần khối lượng tăng thêm khi các nucleon liên kết.
- C. $Delta m = A - M_{text{hn}}$; Là hiệu số giữa số khối và khối lượng hạt nhân.
- D. $Delta m = |Z - N|$; Là hiệu số giữa số proton và neutron.
Câu 7: Cho khối lượng proton $m_p = 1,00728 text{u}$, khối lượng neutron $m_n = 1,00866 text{u}$ và khối lượng hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$ là $M_{text{He}} = 4,00150 text{u}$. Tính độ hụt khối của hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$.
- A. $0,06034 text{u}$
- B. $0,03038 text{u}$
- C. $0,02928 text{u}$
- D. $0,03038 text{u}$
Câu 8: Năng lượng liên kết của hạt nhân là gì? Mối quan hệ giữa năng lượng liên kết và độ hụt khối được thể hiện qua công thức nào?
- A. Là năng lượng tỏa ra khi hạt nhân phân rã; $E_{text{lk}} = Delta m cdot c^2$.
- B. Là năng lượng cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành các nucleon riêng lẻ; $E_{text{lk}} = Delta m cdot c^2$.
- C. Là năng lượng của các nucleon khi ở trong hạt nhân; $E_{text{lk}} = M_{text{hn}} cdot c^2$.
- D. Là năng lượng tương ứng với số khối của hạt nhân; $E_{text{lk}} = A cdot c^2$.
Câu 9: Sử dụng kết quả độ hụt khối của hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$ từ Câu 7 ($Delta m = 0,03038 text{u}$). Biết $1 text{u} = 931,5 text{MeV}/c^2$. Tính năng lượng liên kết của hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$ theo đơn vị MeV.
- A. $28,29 text{MeV}$
- B. $29,38 text{MeV}$
- C. $27,15 text{MeV}$
- D. $26,07 text{MeV}$
Câu 10: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân được định nghĩa là gì? Phân tích ý nghĩa của năng lượng liên kết riêng đối với độ bền vững của hạt nhân.
- A. Là năng lượng liên kết chia cho số proton; Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì kém bền vững hơn.
- B. Là năng lượng liên kết chia cho số neutron; Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng nhỏ hơn thì bền vững hơn.
- C. Là năng lượng liên kết chia cho số khối (số nucleon); Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì bền vững hơn.
- D. Là năng lượng liên kết nhân với số khối; Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng nhỏ hơn thì kém bền vững hơn.
Câu 11: Hạt nhân nào trong các hạt nhân sau đây (với năng lượng liên kết riêng cho trước) là bền vững nhất? ${}_{2}^{4}text{He}$ (7,07 MeV/nucleon), ${}_{8}^{16}text{O}$ (7,98 MeV/nucleon), ${}_{26}^{56}text{Fe}$ (8,79 MeV/nucleon), ${}_{92}^{238}text{U}$ (7,57 MeV/nucleon).
- A. ${}_{2}^{4}text{He}$
- B. ${}_{8}^{16}text{O}$
- C. ${}_{26}^{56}text{Fe}$
- D. ${}_{92}^{238}text{U}$
Câu 12: Dựa vào đồ thị năng lượng liên kết riêng theo số khối A, nhận xét nào sau đây về độ bền vững của hạt nhân là đúng?
- A. Các hạt nhân nhẹ (A nhỏ) luôn bền vững hơn các hạt nhân nặng (A lớn).
- B. Độ bền vững của hạt nhân tăng liên tục khi số khối A tăng.
- C. Các hạt nhân rất nặng (A rất lớn) là bền vững nhất.
- D. Các hạt nhân có số khối trung bình (khoảng 50-60) là bền vững nhất.
Câu 13: Lực nào giữ các nucleon (proton và neutron) lại với nhau trong hạt nhân, khắc phục được lực đẩy tĩnh điện rất mạnh giữa các proton?
- A. Lực hấp dẫn.
- B. Lực hạt nhân (lực tương tác mạnh).
- C. Lực Lorentz.
- D. Lực Culong.
Câu 14: Đặc điểm nào sau đây không phải là đặc điểm của lực hạt nhân?
- A. Là lực hút hoặc đẩy tùy thuộc vào khoảng cách giữa các nucleon và tuân theo định luật bình phương nghịch đảo khoảng cách.
- B. Là lực hút rất mạnh, mạnh hơn nhiều lần lực đẩy tĩnh điện giữa các proton ở khoảng cách trong hạt nhân.
- C. Là lực có tầm tác dụng rất ngắn, chỉ khoảng kích thước hạt nhân ($~10^{-15} text{m}$).
- D. Là lực không phụ thuộc vào điện tích, tác dụng giữa p-p, n-n và p-n với cùng bản chất.
Câu 15: Giả sử bạn có 1 mol hạt nhân ${}_{8}^{16}text{O}$. Khối lượng mol của ${}_{8}^{16}text{O}$ là $16 text{g/mol}$. Biết số Avogadro $N_A = 6,022 times 10^{23} text{mol}^{-1}$. Tổng số neutron trong 1 mol hạt nhân ${}_{8}^{16}text{O}$ là bao nhiêu?
- A. $6,022 times 10^{23}$
- B. $8 times 6,022 times 10^{23}$
- C. $8 times 6,022 times 10^{23}$
- D. $16 times 6,022 times 10^{23}$
Câu 16: Cho hạt nhân ${}_{13}^{27}text{Al}$ có khối lượng $M_{text{Al}} = 26,98154 text{u}$. Lấy $m_p = 1,00728 text{u}$, $m_n = 1,00866 text{u}$. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ${}_{13}^{27}text{Al}$ theo đơn vị MeV/nucleon. (Sử dụng $1 text{u} = 931,5 text{MeV}/c^2$).
- A. $7,90 text{MeV/nucleon}$
- B. $8,12 text{MeV/nucleon}$
- C. $8,33 text{MeV/nucleon}$
- D. $8,31 text{MeV/nucleon}$
Câu 17: So sánh độ bền vững của hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$ (năng lượng liên kết riêng ~7,07 MeV/nucleon) và ${}_{13}^{27}text{Al}$ (năng lượng liên kết riêng ~8,31 MeV/nucleon). Giải thích tại sao hạt nhân này bền vững hơn hạt nhân kia.
- A. ${}_{2}^{4}text{He}$ bền vững hơn vì nó nhẹ hơn.
- B. ${}_{13}^{27}text{Al}$ bền vững hơn vì có năng lượng liên kết riêng lớn hơn, nghĩa là cần nhiều năng lượng hơn để tách mỗi nucleon ra khỏi hạt nhân.
- C. ${}_{2}^{4}text{He}$ bền vững hơn vì có số proton và neutron bằng nhau.
- D. ${}_{13}^{27}text{Al}$ và ${}_{2}^{4}text{He}$ có độ bền vững tương đương vì đều nằm trong vùng các hạt nhân tương đối nhẹ.
Câu 18: Nếu một hạt nhân có độ hụt khối bằng 0, điều đó có ý nghĩa gì về cấu trúc và năng lượng của nó?
- A. Hạt nhân đó không tồn tại hoặc không bền vững vì không có năng lượng liên kết giữ các nucleon.
- B. Hạt nhân đó là bền vững nhất vì không mất khối lượng nào.
- C. Hạt nhân đó chỉ chứa neutron.
- D. Hạt nhân đó chỉ chứa proton.
Câu 19: Bán kính của hạt nhân được ước tính theo công thức $R = R_0 A^{1/3}$, trong đó $R_0 approx 1,2 times 10^{-15} text{m}$ và A là số khối. Tính tỉ lệ bán kính của hạt nhân ${}_{92}^{238}text{U}$ so với hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$.
- A. $238/4$
- B. $(238/4)^2$
- C. $(238/4)^{1/3}$
- D. $R_0 times (238^{1/3} - 4^{1/3})$
Câu 20: Lực hạt nhân có tầm tác dụng ngắn, chỉ trong khoảng kích thước hạt nhân ($~10^{-15} text{m}$). Điều này giải thích tại sao:
- A. Các hạt nhân rất nặng thường kém bền vững hơn hạt nhân trung bình.
- B. Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích.
- C. Lực hạt nhân mạnh hơn lực tĩnh điện.
- D. Electron không bị lực hạt nhân hút vào hạt nhân.
Câu 21: Cho hai hạt nhân X và Y. Hạt nhân X có 10 proton và 12 neutron. Hạt nhân Y có 11 proton và 11 neutron. So sánh số khối và số neutron của hai hạt nhân này.
- A. X và Y có cùng số khối và cùng số neutron.
- B. X có số khối nhỏ hơn Y, X có số neutron ít hơn Y.
- C. X có số khối lớn hơn Y, X có số neutron nhiều hơn Y.
- D. X và Y có cùng số khối (22), nhưng X có số neutron nhiều hơn Y (12 so với 11).
Câu 22: Tại sao hạt nhân ${}_{2}^{4}text{He}$ (hạt alpha) có năng lượng liên kết riêng khá cao so với các hạt nhân nhẹ khác, mặc dù nó chỉ có 4 nucleon?
- A. Cấu trúc của hạt ${}_{2}^{4}text{He}$ là một cấu trúc rất chặt chẽ và đối xứng, tối ưu hóa sự tương tác của lực hạt nhân.
- B. Hạt ${}_{2}^{4}text{He}$ có số proton và neutron bằng nhau.
- C. Hạt ${}_{2}^{4}text{He}$ rất nhẹ nên lực đẩy tĩnh điện giữa các proton là không đáng kể.
- D. Các nucleon trong hạt ${}_{2}^{4}text{He}$ chuyển động với tốc độ rất cao.
Câu 23: Giả sử có một quá trình vật lý hạt nhân làm giảm tổng khối lượng nghỉ của hệ. Theo hệ thức Einstein $E=mc^2$, điều gì sẽ xảy ra với năng lượng của hệ?
- A. Năng lượng của hệ tăng lên.
- B. Năng lượng của hệ giảm đi (tỏa năng lượng).
- C. Năng lượng của hệ không thay đổi.
- D. Năng lượng được bảo toàn dưới dạng khối lượng.
Câu 24: Khối lượng của electron ($m_e approx 9,109 times 10^{-31} text{kg}$) rất nhỏ so với khối lượng của proton và neutron ($~1,67 times 10^{-27} text{kg}$). Điều này có ý nghĩa gì khi tính toán khối lượng hạt nhân so với khối lượng nguyên tử?
- A. Khối lượng hạt nhân lớn hơn đáng kể khối lượng nguyên tử.
- B. Khối lượng hạt nhân và khối lượng nguyên tử bằng nhau.
- C. Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng khối lượng nguyên tử (khối lượng electron thường được bỏ qua khi tính toán khối lượng hạt nhân, nhưng cần tính vào khối lượng nguyên tử).
- D. Khối lượng hạt nhân nhỏ hơn đáng kể khối lượng nguyên tử.
Câu 25: Tại sao lực Culong (lực đẩy tĩnh điện) giữa các proton không thể giữ hạt nhân bền vững? Phân tích sự khác biệt về bản chất và tầm tác dụng giữa lực Culong và lực hạt nhân.
- A. Lực Culong là lực hút, còn lực hạt nhân là lực đẩy.
- B. Lực Culong chỉ tác dụng giữa các proton, còn lực hạt nhân tác dụng giữa mọi nucleon.
- C. Lực Culong mạnh hơn lực hạt nhân ở khoảng cách trong hạt nhân.
- D. Lực Culong là lực đẩy giữa các proton và có tầm tác dụng vô hạn, trong khi lực hạt nhân là lực hút rất mạnh nhưng có tầm tác dụng cực ngắn, đủ mạnh để thắng lực đẩy Culong ở khoảng cách gần trong hạt nhân.
Câu 26: Cho ba hạt nhân có số khối lần lượt là A1, A2, A3 với A1 < A2 < A3. Biết năng lượng liên kết riêng của chúng thỏa mãn $frac{E_{lk1}}{A_1} < frac{E_{lk2}}{A_2} > frac{E_{lk3}}{A_3}$. Nhận xét nào về độ bền vững tương đối của ba hạt nhân này là đúng?
- A. Hạt nhân 1 bền vững nhất.
- B. Hạt nhân 2 bền vững nhất.
- C. Hạt nhân 3 bền vững nhất.
- D. Không thể so sánh độ bền vững chỉ dựa vào năng lượng liên kết riêng.
Câu 27: Một nguyên tử X có 15 proton, 16 neutron và 15 electron. Ký hiệu của hạt nhân nguyên tử X là gì? Xác định số khối và số hiệu nguyên tử của nó.
- A. ${}_{15}^{31}text{X}$; Số khối A=31, Số hiệu nguyên tử Z=15.
- B. ${}_{15}^{16}text{X}$; Số khối A=16, Số hiệu nguyên tử Z=15.
- C. ${}_{16}^{31}text{X}$; Số khối A=31, Số hiệu nguyên tử Z=16.
- D. ${}_{15}^{31}text{X}$; Số khối A=15, Số hiệu nguyên tử Z=31.
Câu 28: Khi một nguyên tử trung hòa về điện tích bị ion hóa (mất hoặc nhận thêm electron), đại lượng nào sau đây của hạt nhân nguyên tử không thay đổi?
- A. Số electron.
- B. Điện tích nguyên tử.
- C. Số proton.
- D. Tổng số hạt mang điện trong nguyên tử.
Câu 29: Cho khối lượng proton $m_p$, neutron $m_n$ và hạt nhân ${}_{Z}^{A}text{X}$ là $M_{text{X}}$. Năng lượng liên kết của hạt nhân X là $E_{text{lk}}$. Mối quan hệ nào sau đây là đúng?
- A. $E_{text{lk}} = (Z m_p + (A-Z) m_n - M_{text{X}})c^2$
- B. $E_{text{lk}} = (M_{text{X}} - Z m_p - (A-Z) m_n)c^2$
- C. $E_{text{lk}} = (Z m_p + A m_n - M_{text{X}})c^2$
- D. $E_{text{lk}} = M_{text{X}} c^2$
Câu 30: Dựa trên đồ thị năng lượng liên kết riêng, sự phân hạch hạt nhân (phân chia hạt nhân nặng thành các hạt nhân nhẹ hơn) và nhiệt hạch (kết hợp các hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn) đều có thể tỏa năng lượng. Giải thích cơ sở của hiện tượng này.
- A. Phân hạch và nhiệt hạch đều tạo ra các hạt có số khối lớn hơn, dẫn đến tăng năng lượng liên kết.
- B. Cả hai quá trình đều làm giảm số nucleon trong hạt nhân, giải phóng năng lượng dư thừa.
- C. Phân hạch và nhiệt hạch đều chuyển đổi toàn bộ khối lượng của hạt nhân thành năng lượng.
- D. Cả hai quá trình đều tạo ra các hạt nhân sản phẩm có năng lượng liên kết riêng lớn hơn hạt nhân ban đầu, dẫn đến sự giải phóng năng lượng.