Cách tính lượng chất phóng xạ, tuổi phóng xạ, độ phóng xạ hay, chi tiết



A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

∗ Số hạt nhân, khối lượng còn lại ở thời điểm t:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ đó, tỉ lệ số hạt nhân, khối lượng còn lại là

Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

∗ Số hạt nhân, khối lượng đã bị phân rã ở thời điểm t:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ đó, tỉ lệ số hạt nhân khối lượng đã bị phân rã là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

∗ Xét sự phóng xạ Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án , trong đó X là hạt nhân mẹ phóng xạ, Y là hạt nhân con tạo thành. Do các hạt nhân có độ hụt khối nên không có sự bảo toàn khối lượng ở đây, tức khối lượng X giảm bằng khối lượng Y tạo thành mà chỉ có sự bảo toàn số hạt nhân: số hạt X bị phân rã chính là số hạt nhân Y tạo thành.

Từ đó ta thiết lập được phương trình :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

∗ Phương trình liên hệ giữa m và N:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Khi đó ta có Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

∗ Độ phóng xạ: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Chú ý:

- Trong công thức tính độ phóng xạ thì λ = ln2 / T phải đổi chu kỳ T ra đơn vị giây.

- Đơn vị khác của độ phóng xạ: 1Ci = 3,7.1010 (Bq).

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Chất phóng xạ Coban 60Co dùng trong y tế có chu kì bán rã T = 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là 58,9u. Ban đầu có 500 (g) 60Co.

a) Khối lượng 60Co còn lại sau 12 năm là bao nhiêu ?

b) Sau bao lâu thì khối lượng chất phóng xạ còn lại 100 (g)?

Hướng dẫn:

Theo bài ta có mo = 500 (g), T = 5,33 (năm), t = 12 (năm)

a) Khối lượng còn lại của Co ban là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

b) Khi khối lượng chất Co còn lại 100 (g) thì ta có m = 100 (g).

Khi đó từ công thức:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ đó ta có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 2: Gọi τ là khoảng thời gian để số hạt nhân của một đồng vị phóng xạ giảm đi bốn lần. Sau thời gian 2τ số hạt nhân còn lại của đồng vị đó bằng bao nhiêu phần trăm số hạt nhân ban đầu?

Hướng dẫn:

Ta biết rằng sau t = T thì số hạt nhân giảm đi hai lần, sau t = 2T thì số hạt nhân giảm đi 4 lần, theo giả thiết ta tìm được τ = 2T.

Vậy sau t = 2τ = 4T thì số hạt nhân giảm đi 24 = 16 lần (tức là N = No/16), từ đó ta tìm được tỉ lệ của số hạt nhân còn lại với số hạt nhân ban đầu là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 3: Pôlôni Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án là một chất phóng xạ có chu kì bán rã 140 ngày đêm. Hạt nhân pôlôni phóng xạ sẽ biến thành hạt nhân chì (Pb) và kèm theo một hạt α. Ban đầu có 42 mg chất phóng xạ pôlôni. Tính khối lượng chì sinh ra sau 280 ngày đêm.

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 4: Chất phóng xạ poolooni Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án phát ra tia Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án và biến đổi thành chì . Cho chu kì của Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án là 138 ngày. Ban đầu (t = 0) có một mẫu pôlôni chuyên chất. Tại thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì trong mẫu là 1/3 . Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì trong mẫu là

Hướng dẫn:

Tại thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì trong mẫu là 1/3. Suy ra 3 phần bị phân rã ,( còn lại 1 phần trong 4 phần)

còn Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án Hay t / T = 2

⇒ t1 = 2T = 2.138 = 276 ngày . Suy ra t2 = t1 + 276 = 4T

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 5: Ngày nay tỉ lệ 235U trong một mẫu quặng urani là 0,72% còn lại là 235U. Cho biết chu kì bán rã của 235U và 238U lần lượt là 7,04.108(năm) và 4,46.109 (năm). Hãy tính tỉ lệ 235U trong mẫu quặng urani nêu trên vào thời kì đầu khi hình thành trái đất cách đây 4,5 tỉ năm.

Hướng dẫn:

    + Gọi m01 và m02 là khối lượng ban đầu của 235U và 238U .

    + Khối lượng còn lại của 235U và 238U ở thời điểm hiện nay là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

    + Theo bài cho:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 6: Sau khoảng thời gian 1 ngày đêm 87,5% khối lượng ban đầu của một chất phóng xạ bị phân rã thành chất khác. Chu kì bán rã của chất phóng xạ đó là

Hướng dẫn:

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 7: Chất phóng xạ 25Na có chu kì bán rã T = 62 (s).

a) Tính độ phóng xạ của 0,248 (mg) Na.

b) Tính độ phóng xạ sau 10 phút.

c) Sau bao lâu chất phóng xạ chỉ còn 1/5 độ phóng xạ ban đầu?

Hướng dẫn:

a) Số nguyên tử Na ban đầu có trong 0,248 (mg) Na là No = n.NA

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Độ phóng xạ tương:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

b) Số nguyển tử Na còn lại sau 10 phút là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Độ phóng xạ

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

c) Theo bài ta có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ đó ta tìm

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 8: Lúc đầu có một mẫu poloni Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án nguyên chất là chất phóng xạ có chu kì bán rã là 138 ngày. Các hạt poloni phát ra tia phóng xạ và chuyển thành hạt nhân chì Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án . Tính tuổi của mẫu chất trên nếu lúc khảo sát khối lượng chất poloni lớn gấp 4 lần khối lượng chì.

Hướng dẫn:

Phương trình phóng xạ Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Số hạt nhân Poloni phân rã bằng số hạt nhân chì (Pb) tạo thành nên ta có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ (1) và (2) ta được

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 9: Magiê Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án phóng xạ với chu kì bán rã là T, lúc t1 độ phóng xạ của một mẫu magie là 2,4.106Bq. Vào lúc t2 độ phóng xạ của mẫu magiê đó là 8.105Bq. Số hạt nhân bị phân rã từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 là 13,85.108 hạt nhân. Tìm chu kì bán rã T?

Hướng dẫn:

Ho = H1 = λNo

H2 = H = λN ⇒ H1 – H2 = Ho – H = λ(No – N)

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ví dụ 10: Để xác định lượng máu trong bệnh nhân người ta tiêm vào máu một người một lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ Na24( chu kỳ bán rã 15 giờ) có độ phóng xạ 2μCi. Sau 7,5 giờ người ta lấy ra 1cm3 máu người đó thì thấy nó có độ phóng xạ 502 phân rã/phút. Thể tích máu của người đó bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Ho = 2,10-6.3,7.1010 = 7,4.104Bq; H = 502V phân rã/phút = 8,37V Bq (V thể tích của máu: cm3 )

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Ban đầu có N0 hạt nhân của một chất phóng xạ. Giả sử sau 4 giờ, tính từ lúc ban đầu, có 75% số hạt nhân N0 bị phân rã. Chu kỳ bán rã của chất đó là

A. 2 giờ.    B. 3 giờ.

C. 4 giờ.    D. 8 giờ.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 2: Ban đầu có N0 hạt nhân của một đồng vị phóng xạ. Sau 9 giờ kể từ thời điểm ban đầu, có 87,5% số hạt nhân của đồng vị này đã bị phân rã. Chu kì bán rã của đồng vị này là

A. 24 giờ.    B. 3 giờ.

C. 30 giờ.    D. 47 giờ.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 3: Ban đầu có N0 hạt nhân của một đồng vị phóng xạ. Tính từ lúc ban đầu, trong khoảng thời gian 10 ngày có kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết số hạt nhân của đồng vị phóng xạ đó đã bị phân rã. Chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ này là

A. 20 ngày.    B. 7,5 ngày.

C. 5 ngày.    D. 2,5 ngày.

Số hạt nhân còn lại là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn C.

Bài 4: Gọi τ là khoảng thời gian để số hạt nhân của một đồng vị phóng xạ giảm đi bốn lần. Sau thời gian 2τ số hạt nhân còn lại của đồng vị đó bằng bao nhiêu phần trăm số hạt nhân ban đầu?

A. 25,25%.    B. 93,75%.

C. 6,25%.    D. 13,5%.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn C.

Bài 5: Ban đầu (t = 0) có một mẫu chất phóng xạ X nguyên chất. Ở thời điểm t1 mẫu chất phóng xạ X còn lại 20% hạt nhân chưa bị phân rã. Đến thời điểm t2 = t1 + 100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân rã chỉ còn 5% so với số hạt nhân ban đầu. Chu kì bán rã của chất phóng xạ đó là

A. 50 s.    B. 25 s.

C. 400 s.    D. 200 s.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 6: Trong khoảng thời gian 4h có 75% số hạt nhân ban đầu của một đồng vị phóng xạ bị phân rã. Chu kì bán rã của đồng vị đó là

A. 1h.    B. 3h.    C. 4h.    D. 2h.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn D.

Bài 7: Giả thiết một chất phóng xạ có hằng số phóng xạ là λ = 5.10-8 s-1. Thời gian để số hạt nhân chất phóng xạ đó giảm đi e lần (với lne = 1) là

A. 5.108 s.    B. 5.107 s.

C. 2.108 s.    D. 2.107 s.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn D.

Bài 8: Chất phóng xạ X có chu kì bán rã T. Ban đầu (t = 0), một mẫu chất phóng xạ X có số hạt là N0. Sau khoảng thời gian t = 3T (kể từ lúc t = 0), số hạt nhân X đã bị phân rã là

A. 0,25N0.    B. 0,875N0.

C. 0,75N0.    D. 0,125N0.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 9: Hạt nhân kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết phóng xạ α và biến thành hạt nhân kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết Cho chu kì bán rã của kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết là 138 ngày và ban đầu có 0,02 g kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết nguyên chất. Khối lượng kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết còn lại sau 276 ngày là

A. 5 mg.    B. 10 mg.

C. 7,5 mg.    D. 2,5 mg.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 10: Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 11: Ban đầu có N0 hạt nhân của một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có chu kì bán rã T. Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã của mẫu chất này là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 12: Chất phóng xạ pôlôni kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết phát ra tia α và biến đổi thành chì kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết Cho chu kì bán rã của kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết là 138 ngày đêm. Ban đầu (t = 0) có một mẫu pôlôni nguyên chất. Tại thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì trong mẫu là kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết . Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì trong mẫu là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 13: Hạt nhân urani kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết sau một chuỗi phân rã, biến đổi thành hạt nhân chì kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết . Chu kì bán rã của kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết biến đổi thành hạt nhân chì là 4,47.109 năm. Khối đá được phát hiện có chứa 1,188.1020 hạt nhân kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết và 6,239.1018 hạt nhân kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết . Giả sử khối đá lúc mới hình thành không chứa chì và tất cả lượng chì có mặt trong đó đều là sản phẩm phân rã của kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết . Tuổi của khối đá khi được phát hiện là

A. 3,3.108 năm.    B. 6,3.109 năm.

C. 3,5.107 năm.    D. 2,5.106 năm.

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 14: Hiện nay urani tự nhiên chứa hai đồng vị phóng xạ 235U và 238U, với tỉ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết . Biết chu kì bán rã của 235U và 238U lần lượt là 7,00.108 năm và 4,50.109 năm. Cách đây bao nhiêu năm, urani tự nhiên có tỷ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết ?

A. 2,74 tỉ năm.    B. 1,74 tỉ năm.

C. 2,22 tỉ năm.    D. 3,15 tỉ năm.

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 15: Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có N0 hạt nhân. Biết chu kì bán rã của chất phóng xạ này là T. Sau thời gian 4T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã của mẫu chất phóng xạ này là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn B.

Bài 16: Một lượng chất phóng xạ sau 12 năm thì còn lại 1/16 khối lượng ban đầu của nó. Chu kì bán rã của chất đó là

A. 3 năm    B. 4,5 năm

C. 9 năm    D. 48 năm

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 17: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 3,8 ngày. Sau thời gian 11,4 ngày thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu?

A. 25%.    B. 75%.    C. 12,5%.    D. 87,5%.

Với T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày .

Do đó ta đưa về hàm mũ để giải nhanh như sau :

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn C.

Bài 18: Xét phản ứng:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chất phóng xạ kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết có chu kỳ bán rã là T. Sau thời gian t = 2T thì tỷ số số hạt α và số nguyên tử kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết còn lại là:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Theo định luật bảo toàn số khối: 232 = 4x + 208 ⇒ x = 6.

Định luật bảo toàn số điện tích Z: 90 = 2x – y + 82 ⇒ y = 4.

Sau 2T thì số hạt kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết còn lại : kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Sau 2T thì số hạt α tạo thành : kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Sau 2T thì tỉ số hạt α và số nguyên tử kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết còn lại: kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn A.

Bài 19: Sau thời gian t, độ phóng xạ của một chất phóng xạ β- giảm 128 lần. Chu kì bán rã của chất phóng xạ đó là

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn C.

Bài 20: Giả sử ban đầu có một mẫu phóng xạ X nguyên chất, có chu kỳ bán rã T và biến thành hạt nhân bền Y. Tại thời điểm t1 tỉ lệ giữa hạt nhân Y và hạt nhân X là k. Tại thời điểm t2 = t1 + 2T thì tỉ lệ đó là

A. k + 4.    B. 4k/3.

C. 4k + 3.    D. 4k.

Áp dụng công thức ĐL phóng xạ ta có:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Thay (1), (3) vào (2) ta được tỉ lệ cần tìm:

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

Chọn C.

Bài 21: Độ phóng xạ của một tượng gỗ bằng 0,8 lần độ phóng xạ của mẫu gỗ cùng loại cùng khối lượng vừa mới chặt. Biết chu kì của 14C là 5600 năm. Tuổi của tượng gỗ đó là:

A. 1900 năm    B. 2016 năm

C. 1802 năm    D. 1890 năm

Đề cho: H = 0,8H0 và m như nhau.

Theo đề ta có :

kenkenpham - Bài tập Vật Lí 12 có lời giải chi tiết

⇒ t = 0,32T = 0,32.5600 = 1802 năm. Chọn C.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com


phong-xa.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12