Bài tập — Bài 23: Hiện tượng phóng xạ

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ . D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại. D. Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành hạt nhân khác đồng thời phát ra các tia phóng xạ. B. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Tia anpha ( $\alpha$ ) là dòng hạt nhân heli ${}^{4}_{2}\text{He}$ , có khả năng đâm xuyên yếu, bị chặn bởi một tờ giấy. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã $T = 8$ ngày, ban đầu có $N_0 = 10^{20}$ hạt nhân. Sau thời gian $t = 24$ ngày, tức bằng $3T$ , số hạt nhân còn lại là $N = N_0 \left(\dfrac{1}{2}\right)^{3} = \dfrac{10^{20}}{8} = 1{,}25 \times 10^{19}$ hạt nhân. Hằng số phóng xạ của chất này là $\lambda = \dfrac{0{,}693}{8} \approx 0{,}0866,\text{ngày}^{-1}$ . Sau $24$ ngày, độ phóng xạ của mẫu giảm còn $\dfrac{1}{8}$ giá trị ban đầu. Ví dụ này minh hoạ quy luật giảm theo hàm mũ của quá trình phóng xạ.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Độ phóng xạ $H$ đặc trưng cho tốc độ phân rã: $H = \lambda N$ , đơn vị là becơren (Bq), với $1,\text{Bq}$ ứng với một phân rã trong một giây.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một electron bay với tốc độ $4 \times 10^6\ \text{m/s}$ theo phương vuông góc với từ trường đều có cảm ứng từ $0,03\ \text{T}$ . a) Tính lực Lorentz tác dụng lên electron. b) Tính bán kính quỹ đạo tròn của electron. Biết $m_e = 9,1 \times 10^{-31}\ \text{kg}$ .

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một ống dây dài $0,4\ \text{m}$ gồm $800$ vòng dây, mang dòng điện $2,5\ \text{A}$ . Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một khung dây có $120$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,025\ \text{m}^2$ , đặt trong từ trường đều $0,5\ \text{T}$ . Pháp tuyến của khung hợp với vectơ cảm ứng từ một góc $45^\circ$ . Tính từ thông qua khung dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ ."
- Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất."
- Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành hạt nhân khác đồng thời phát ra các tia phóng xạ."
- Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Tia anpha ( $\alpha$ ) là dòng hạt nhân heli ${}^{4}_{2}\text{He}$ , có khả năng đâm xuyên yếu, bị chặn bởi một tờ giấy."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành hạt nhân khác đồng thời phát ra các tia phóng xạ. Có ba loại tia phóng xạ chính.
- Tổng kết ghi nhớ: Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ .; Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất.; Định luật phóng xạ: $N = N_0 e^{-\lambda t}$ ; $m = m_0 e^{-\lambda t}$ .
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã $T = 8$ ngày, ban đầu có $N_0 = 10^{20}$ hạt nhân. Sau thời gian $t = 24$ ngày, tức bằng $3T$ , số hạt nhân còn lại là $N = N_0 \left(\dfrac{1}{2}\right)^{3} = \dfrac{10^{20}}{8} = 1{,}25 \times 10^{19}$ hạt nhân. Hằng số phóng xạ của chất này là $\lambda = \dfrac{0{,}693}{8} \approx 0{,}0866,\text{ngày}^{-1}$ . Sau $24$ ngày, độ phóng xạ của mẫu giảm còn $\dfrac{1}{8}$ giá trị ban đầu. Ví dụ này minh hoạ quy luật giảm theo hàm mũ của quá trình phóng xạ.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ (Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ .; Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất.; Định luật phóng xạ: $N = N_0 e^{-\lambda t}$ ; $m = m_0 e^{-\lambda t}$ .).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Độ phóng xạ $H$ đặc trưng cho tốc độ phân rã: $H = \lambda N$ , đơn vị là becơren (Bq), với $1,\text{Bq}$ ứng với một phân rã trong một giây.
Bài 4: a) $f = 1,6 \times 10^{-19} \times 4 \times 10^6 \times 0,03 = 1,92 \times 10^{-14}\ \text{N}$ . b) $r = \dfrac{9,1 \times 10^{-31} \times 4 \times 10^6}{1,6 \times 10^{-19} \times 0,03} \approx 7,6 \times 10^{-4}\ \text{m} = 0,76\ \text{mm}$ .
Bài 5: $n = \dfrac{800}{0,4} = 2000$ vòng/m; $B = 4\pi \times 10^{-7} \times 2000 \times 2,5 = 2\pi \times 10^{-3}\ \text{T} \approx 6,28 \times 10^{-3}\ \text{T}$ .
Bài 6: $\Phi = 120 \times 0,5 \times 0,025 \times \cos 45^\circ = 1,5 \times 0,707 \approx 1,06\ \text{Wb}$ .

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

\alpha

\beta

\gamma

. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

\alpha

đâm xuyên yếu nhất, tia

\gamma

đâm xuyên mạnh nhất.

\alpha

) là dòng hạt nhân heli

{}^{4}_{2}\text{He}

, có khả năng đâm xuyên yếu, bị chặn bởi một tờ giấy. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã $T = 8$ ngày, ban đầu có $N_0 = 10^{20}$ hạt nhân. Sau thời gian $t = 24$ ngày, tức bằng $3T$ , số hạt nhân còn lại là $N = N_0 \left(\dfrac{1}{2}\right)^{3} = \dfrac{10^{20}}{8} = 1{,}25 \times 10^{19}$ hạt nhân. Hằng số phóng xạ của chất này là $\lambda = \dfrac{0{,}693}{8} \approx 0{,}0866,\text{ngày}^{-1}$ . Sau $24$ ngày, độ phóng xạ của mẫu giảm còn $\dfrac{1}{8}$ giá trị ban đầu. Ví dụ này minh hoạ quy luật giảm theo hàm mũ của quá trình phóng xạ.

Độ phóng xạ $H$ đặc trưng cho tốc độ phân rã: $H = \lambda N$ , đơn vị là becơren (Bq), với $1,\text{Bq}$ ứng với một phân rã trong một giây.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một electron bay với tốc độ

4 \times 10^6\ \text{m/s}

theo phương vuông góc với từ trường đều có cảm ứng từ

0,03\ \text{T}

. a) Tính lực Lorentz tác dụng lên electron. b) Tính bán kính quỹ đạo tròn của electron. Biết

m_e = 9,1 \times 10^{-31}\ \text{kg}

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một ống dây dài

0,4\ \text{m}

gồm

800

vòng dây, mang dòng điện

2,5\ \text{A}

. Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một khung dây có

120

vòng, diện tích mỗi vòng

0,025\ \text{m}^2

, đặt trong từ trường đều

0,5\ \text{T}

. Pháp tuyến của khung hợp với vectơ cảm ứng từ một góc

45^\circ

. Tính từ thông qua khung dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ ."
Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất."
Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành hạt nhân khác đồng thời phát ra các tia phóng xạ."
Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Tia anpha ( $\alpha$ ) là dòng hạt nhân heli ${}^{4}_{2}\text{He}$ , có khả năng đâm xuyên yếu, bị chặn bởi một tờ giấy."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành hạt nhân khác đồng thời phát ra các tia phóng xạ. Có ba loại tia phóng xạ chính.
Tổng kết ghi nhớ: Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ .; Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất.; Định luật phóng xạ: $N = N_0 e^{-\lambda t}$ ; $m = m_0 e^{-\lambda t}$ .

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã $T = 8$ ngày, ban đầu có $N_0 = 10^{20}$ hạt nhân. Sau thời gian $t = 24$ ngày, tức bằng $3T$ , số hạt nhân còn lại là $N = N_0 \left(\dfrac{1}{2}\right)^{3} = \dfrac{10^{20}}{8} = 1{,}25 \times 10^{19}$ hạt nhân. Hằng số phóng xạ của chất này là $\lambda = \dfrac{0{,}693}{8} \approx 0{,}0866,\text{ngày}^{-1}$ . Sau $24$ ngày, độ phóng xạ của mẫu giảm còn $\dfrac{1}{8}$ giá trị ban đầu. Ví dụ này minh hoạ quy luật giảm theo hàm mũ của quá trình phóng xạ.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 23: Hiện tượng phóng xạ (Phóng xạ: hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ .; Tia $\alpha$ đâm xuyên yếu nhất, tia $\gamma$ đâm xuyên mạnh nhất.; Định luật phóng xạ: $N = N_0 e^{-\lambda t}$ ; $m = m_0 e^{-\lambda t}$ .).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Độ phóng xạ $H$ đặc trưng cho tốc độ phân rã: $H = \lambda N$ , đơn vị là becơren (Bq), với $1,\text{Bq}$ ứng với một phân rã trong một giây.

Bài 4: a)

f = 1,6 \times 10^{-19} \times 4 \times 10^6 \times 0,03 = 1,92 \times 10^{-14}\ \text{N}

. b)

r = \dfrac{9,1 \times 10^{-31} \times 4 \times 10^6}{1,6 \times 10^{-19} \times 0,03} \approx 7,6 \times 10^{-4}\ \text{m} = 0,76\ \text{mm}

Bài 5:

n = \dfrac{800}{0,4} = 2000

vòng/m;

B = 4\pi \times 10^{-7} \times 2000 \times 2,5 = 2\pi \times 10^{-3}\ \text{T} \approx 6,28 \times 10^{-3}\ \text{T}

Bài 6:

\Phi = 120 \times 0,5 \times 0,025 \times \cos 45^\circ = 1,5 \times 0,707 \approx 1,06\ \text{Wb}