Bài tập — Bài 24: Công nghiệp hạt nhân

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 24: Công nghiệp hạt nhân? 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. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác. D. Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ .

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 24: Công nghiệp hạt nhân, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo. B. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 24: Công nghiệp hạt nhân, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Công nghiệp hạt nhân khai thác năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện và phục vụ nhiều lĩnh vực khác. 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 24: Công nghiệp hạt nhân, 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. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Khi một hạt nhân ${}^{235}_{92}\text{U}$ hấp thụ một nơtron, nó vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn đồng thời giải phóng thêm 2–3 nơtron mới và một năng lượng khoảng $200,\text{MeV}$ cho mỗi phân hạch. 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 24: Công nghiệp hạt nhân, 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 nhà máy điện hạt nhân có công suất điện $P = 1000,\text{MW}$ với hiệu suất chuyển đổi là $33%$ . Công suất nhiệt cần thiết từ lò phản ứng là $P_{\text{nhiệt}} = \dfrac{1000}{0{,}33} \approx 3030,\text{MW}$ . Mỗi phân hạch ${}^{235}\text{U}$ toả khoảng $200,\text{MeV} \approx 3{,}2 \times 10^{-11},\text{J}$ . Số phân hạch cần thiết mỗi giây là $\dfrac{3{,}03 \times 10^9}{3{,}2 \times 10^{-11}} \approx 9{,}5 \times 10^{19}$ phân hạch/s, tương ứng khoảng $1,\text{kg}$ urani-235 mỗi ngày — ít hơn rất nhiều so với hàng nghìn tấn than mà nhà máy nhiệt điện cùng công suất cần đốt.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 24: Công nghiệp hạt nhân để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Các sự cố như Chernobyl và Fukushima cho thấy yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn trong thiết kế và vận hành nhà máy điện hạt nhân.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Từ thông qua một khung dây có $60$ vòng giảm $0,09\ \text{Wb}$ trong $0,02\ \text{s}$ . Tính suất điện động cảm ứng trong khung.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một máy phát điện xoay chiều có suất điện động cực đại $E_0 = 220\sqrt{2}\ \text{V}$ , tần số $50\ \text{Hz}$ . Viết biểu thức suất điện động tức thời của máy (giả sử pha ban đầu bằng 0).

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một đoạn dây dẫn dài $0,7\ \text{m}$ mang dòng điện $6\ \text{A}$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $0,4\ \text{T}$ , hợp với các đường sức từ một góc $53^\circ$ ( $\sin 53^\circ \approx 0,8$ ). Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ ."
- Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo."
- Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Công nghiệp hạt nhân khai thác năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện và phục vụ nhiều lĩnh vực khác."
- Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Khi một hạt nhân ${}^{235}_{92}\text{U}$ hấp thụ một nơtron, nó vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn đồng thời giải phóng thêm 2–3 nơtron mới và một năng lượng khoảng $200,\text{MeV}$ cho mỗi phân hạch."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Công nghiệp hạt nhân khai thác năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện và phục vụ nhiều lĩnh vực khác. Nhiên liệu phổ biến là urani-235.
- Tổng kết ghi nhớ: Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ .; Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo.; Thanh điều khiển hấp thụ nơtron, giữ phản ứng dây chuyền ở mức ổn định.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một nhà máy điện hạt nhân có công suất điện $P = 1000,\text{MW}$ với hiệu suất chuyển đổi là $33%$ . Công suất nhiệt cần thiết từ lò phản ứng là $P_{\text{nhiệt}} = \dfrac{1000}{0{,}33} \approx 3030,\text{MW}$ . Mỗi phân hạch ${}^{235}\text{U}$ toả khoảng $200,\text{MeV} \approx 3{,}2 \times 10^{-11},\text{J}$ . Số phân hạch cần thiết mỗi giây là $\dfrac{3{,}03 \times 10^9}{3{,}2 \times 10^{-11}} \approx 9{,}5 \times 10^{19}$ phân hạch/s, tương ứng khoảng $1,\text{kg}$ urani-235 mỗi ngày — ít hơn rất nhiều so với hàng nghìn tấn than mà nhà máy nhiệt điện cùng công suất cần đốt.
- 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 24: Công nghiệp hạt nhân (Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ .; Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo.; Thanh điều khiển hấp thụ nơtron, giữ phản ứng dây chuyền ở mức ổn định.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Các sự cố như Chernobyl và Fukushima cho thấy yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn trong thiết kế và vận hành nhà máy điện hạt nhân.
Bài 4: $e_c = 60 \times \dfrac{0,09}{0,02} = 270\ \text{V}$ .
Bài 5: $\omega = 2\pi f = 100\pi\ \text{rad/s}$ ; $e = 220\sqrt{2}\sin(100\pi t)\ \text{V}$ .
Bài 6: $F = 0,4 \times 6 \times 0,7 \times 0,8 = 1,344\ \text{N} \approx 1,34\ \text{N}$ .

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

200,\text{MeV}

{}^{235}_{92}\text{U}

hấp thụ một nơtron, nó vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn đồng thời giải phóng thêm 2–3 nơtron mới và một năng lượng khoảng

200,\text{MeV}

cho mỗi phân hạch. 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 nhà máy điện hạt nhân có công suất điện $P = 1000,\text{MW}$ với hiệu suất chuyển đổi là $33%$ . Công suất nhiệt cần thiết từ lò phản ứng là $P_{\text{nhiệt}} = \dfrac{1000}{0{,}33} \approx 3030,\text{MW}$ . Mỗi phân hạch ${}^{235}\text{U}$ toả khoảng $200,\text{MeV} \approx 3{,}2 \times 10^{-11},\text{J}$ . Số phân hạch cần thiết mỗi giây là $\dfrac{3{,}03 \times 10^9}{3{,}2 \times 10^{-11}} \approx 9{,}5 \times 10^{19}$ phân hạch/s, tương ứng khoảng $1,\text{kg}$ urani-235 mỗi ngày — ít hơn rất nhiều so với hàng nghìn tấn than mà nhà máy nhiệt điện cùng công suất cần đốt.

Các sự cố như Chernobyl và Fukushima cho thấy yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn trong thiết kế và vận hành nhà máy điện hạt nhân.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Từ thông qua một khung dây có

60

vòng giảm

0,09\ \text{Wb}

trong

0,02\ \text{s}

. Tính suất điện động cảm ứng trong khung.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một máy phát điện xoay chiều có suất điện động cực đại

E_0 = 220\sqrt{2}\ \text{V}

, tần số

50\ \text{Hz}

. Viết biểu thức suất điện động tức thời của máy (giả sử pha ban đầu bằng 0).

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một đoạn dây dẫn dài

0,7\ \text{m}

mang dòng điện

6\ \text{A}

đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ

0,4\ \text{T}

, hợp với các đường sức từ một góc

53^\circ

(

\sin 53^\circ \approx 0,8

). Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ ."
Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo."
Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Công nghiệp hạt nhân khai thác năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện và phục vụ nhiều lĩnh vực khác."
Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Khi một hạt nhân ${}^{235}_{92}\text{U}$ hấp thụ một nơtron, nó vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn đồng thời giải phóng thêm 2–3 nơtron mới và một năng lượng khoảng $200,\text{MeV}$ cho mỗi phân hạch."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Công nghiệp hạt nhân khai thác năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện và phục vụ nhiều lĩnh vực khác. Nhiên liệu phổ biến là urani-235.
Tổng kết ghi nhớ: Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ .; Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo.; Thanh điều khiển hấp thụ nơtron, giữ phản ứng dây chuyền ở mức ổn định.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một nhà máy điện hạt nhân có công suất điện $P = 1000,\text{MW}$ với hiệu suất chuyển đổi là $33%$ . Công suất nhiệt cần thiết từ lò phản ứng là $P_{\text{nhiệt}} = \dfrac{1000}{0{,}33} \approx 3030,\text{MW}$ . Mỗi phân hạch ${}^{235}\text{U}$ toả khoảng $200,\text{MeV} \approx 3{,}2 \times 10^{-11},\text{J}$ . Số phân hạch cần thiết mỗi giây là $\dfrac{3{,}03 \times 10^9}{3{,}2 \times 10^{-11}} \approx 9{,}5 \times 10^{19}$ phân hạch/s, tương ứng khoảng $1,\text{kg}$ urani-235 mỗi ngày — ít hơn rất nhiều so với hàng nghìn tấn than mà nhà máy nhiệt điện cùng công suất cần đốt.
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 24: Công nghiệp hạt nhân (Nhiên liệu hạt nhân phổ biến: urani-235; mỗi phân hạch toả khoảng $200,\text{MeV}$ .; Phản ứng dây chuyền: nơtron từ phân hạch trước gây ra phân hạch tiếp theo.; Thanh điều khiển hấp thụ nơtron, giữ phản ứng dây chuyền ở mức ổn định.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Các sự cố như Chernobyl và Fukushima cho thấy yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn trong thiết kế và vận hành nhà máy điện hạt nhân.

Bài 4:

e_c = 60 \times \dfrac{0,09}{0,02} = 270\ \text{V}

Bài 5:

\omega = 2\pi f = 100\pi\ \text{rad/s}

;

e = 220\sqrt{2}\sin(100\pi t)\ \text{V}

Bài 6:

F = 0,4 \times 6 \times 0,7 \times 0,8 = 1,344\ \text{N} \approx 1,34\ \text{N}