পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৯ম অধ্যায়। এখানে ৬৬৬টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৬৬৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৯
পাতা ২১/৩৪
-
৪০১
সিলিকন নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা কত?
- ক 4
- খ 14
- গ 29
- ঘ 32
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 14
সিলিকনের (Si) পারমাণবিক সংখ্যা Z = 14; পারমাণবিক সংখ্যাই নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা।
তাই সিলিকন নিউক্লিয়াসে 14টি প্রোটন আছে (সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ আইসোটোপ ₁₄²⁸Si-এ 14টি নিউট্রনও থাকে)। -
৪০২
রেডিয়ামের গড় আয়ু এবং অর্ধায়ুর অনুপাত—
- ক −0.367
- খ 0.367
- গ 0.693
- ঘ 144
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 144
আমরা জানি, গড় আয়ু τ = 1/λ এবং অর্ধায়ু T_(1/2) = 0.693/λ।
τ/(T_(1/2)) = (1/λ)/(0.693/λ) = 1/0.693 = 1.443
সুতরাং গড় আয়ু: অর্ধায়ু = 1.443; অপশনে '144' মানটি মূলত 1.44 (দশমিক বিন্দু মুদ্রণে বাদ পড়েছে)। এ অনুপাত যেকোনো তেজস্ক্রিয় মৌলের জন্য একই।
বিঃদ্রঃ বইয়ের উত্তরমালায় (গ) 0.693 দেওয়া আছে, যা অর্ধায়ু: গড় আয়ু অনুপাত ((T_(1/2))/τ = 0.693)। প্রশ্নে 'গড় আয়ু এবং অর্ধায়ুর অনুপাত' চাওয়ায় উত্তর 1.443। -
৪০৩
K⁴⁰ এর অর্ধায়ু 18.3 × 10⁸ বছর। এই তথ্য থেকে ২০ ও ২১নং প্রশ্নের উত্তর দাও:
K⁴⁰ এর ক্ষয় ধ্রুবকের মান কত?- ক 0.38 × 10⁻¹⁷ s
- খ 1.2 × 10⁻¹⁷ s
- গ 1.73 × 10⁻¹⁷ s
- ঘ 10.35 × 10⁻¹⁷ s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.2 × 10⁻¹⁷ s
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 18.3 × 10⁸ বছর = 18.3 × 10⁸ × 365 × 24 × 3600 s
∴ T_(1/2) = 5.771 × 10¹⁶ s
ক্ষয় ধ্রুবক, λ =?
আমরা জানি,
T_(1/2) = 0.693/λ
বা, λ = 0.693/(5.771 × 10¹⁶)
∴ λ = 1.2 × 10⁻¹⁷ s⁻¹
(অপশনগুলোতে এককটি s⁻¹ হওয়া উচিত।) -
৪০৪
K⁴⁰ নিঃশেষ হতে কত সময় লাগবে?
- ক 1.2 × 10⁻¹⁷ s
- খ 5.775 × 10¹⁶ s
- গ 8.33 × 10¹⁶ s
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অসীম
তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সূত্র N = N₀e^(−λt)। N = 0 হতে হলে e^(−λt) = 0 হতে হবে, যা কেবল t → ∞ হলেই সম্ভব।
প্রতি অর্ধায়ুতে অবশিষ্ট পরিমাণের অর্ধেক ক্ষয় হয় (1/2,1/4,1/8,…), তাই তাত্ত্বিকভাবে কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থ সম্পূর্ণ নিঃশেষ হতে অসীম সময় লাগে। -
৪০৫
নিচের উদ্দীপকের আলোকে ২২নং ও ২৩নং প্রশ্নের উত্তর দাও: ট্রিটিয়াম একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থ। এটি প্রতিনিয়ত ক্ষয় হচ্ছে। এর অর্ধায়ু 12.5 বছর।
25 বছর পর এক খণ্ড ট্রিটিয়ামের কত অংশ অবশিষ্ট থাকবে?- ক 1/8
- খ 1/4
- গ 1/2
- ঘ 3/4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1/4
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 12.5 বছর; সময়, t = 25 বছর
অবশিষ্ট অংশ, N/N₀ =?
অর্ধায়ুর সংখ্যা, n = t/(T_(1/2)) = 25/12.5 = 2
আমরা জানি,
N/N₀ = (1/2)ⁿ
বা, N/N₀ = (1/2)²
∴ N/N₀ = 1/4 -
৪০৬
নিচের উদ্দীপকের আলোকে ২২নং ও ২৩নং প্রশ্নের উত্তর দাও: ট্রিটিয়াম একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থ। এটি প্রতিনিয়ত ক্ষয় হচ্ছে। এর অর্ধায়ু 12.5 বছর।
উদ্দীপকের ক্ষেত্রে—
i. ট্রিটিয়ামের গড় আয়ু 18.04 বছর
ii. 50% ক্ষয় হতে 12.5 বছর সময় লাগে
iii. ট্রিটিয়ামের ক্ষয় ধ্রুবক 0.53/yr
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
(i) গড় আয়ু τ = (T_(1/2))/0.693 = 12.5/0.693 = 18.04 বছর— সঠিক।
(ii) অর্ধায়ু হলো যে সময়ে মোট পরমাণুর অর্ধেক (50%) ক্ষয় হয়; তাই 50% ক্ষয় হতে 12.5 বছর লাগে— সঠিক।
(iii) ক্ষয় ধ্রুবক λ = 0.693/12.5 = 0.0554 yr⁻¹, 0.53/yr নয়— ভুল। -
৪০৭
কোনো তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু 10 দিন। উক্ত মৌলের 75% ক্ষয় হতে কত সময় লাগবে?
- ক 2d
- খ 4d
- গ 20d
- ঘ 25d
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 20d
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 10 d
75% ক্ষয় হলে অবশিষ্ট থাকে 25%, অর্থাৎ N/N₀ = 1/4
সময়, t =?
আমরা জানি,
N/N₀ = (1/2)^(t/(T_(1/2)))
বা, 1/4 = (1/2)^(t/10)
বা, (1/2)² = (1/2)^(t/10)
বা, t/10 = 2
∴ t = 20 d -
৪০৮
প্রোটনের আধান কত?
- ক 1.6 × 10¹⁹ C
- খ 1.67 × 10⁻²⁷ C
- গ 1.6 × 10⁻¹⁹ C
- ঘ 1.67 × 10⁻²³ C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.6 × 10⁻¹⁹ C
প্রোটনের আধান ইলেকট্রনের আধানের সমান কিন্তু ধনাত্মক: + e = + 1.6 × 10⁻¹⁹ C।
1.67 × 10⁻²⁷ হলো প্রোটনের ভর (kg-এ), আধান নয়। -
৪০৯
একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু 1.8 দিন। 5.4 দিন পরে মৌলটির কত অংশ ক্ষয়প্রাপ্ত হবে ?
- ক 13 অংশ
- খ 23 অংশ
- গ 18 অংশ
- ঘ 78 অংশ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 78 অংশ
অর্ধায়ুর সংখ্যা n = 5.41.8 = 3
অবশিষ্ট অংশ = (12)3 = 18
∴ ক্ষয়প্রাপ্ত অংশ = 1 - 18 = 78
(দ্রষ্টব্য: বইয়ের উত্তরমালায় (খ) দেওয়া আছে, তবে হিসাব অনুযায়ী উত্তর 78।) -
৪১০
সমপরিমাণ দুটি তেজস্ক্রিয় পদার্থের মধ্যে একটির অর্ধায়ু 10 দিন এবং অপরটির অবক্ষয় ধ্রুবক 0.03465 d-1।
প্রথম পদার্থটির গড় আয়ু কত ?- ক 10 d
- খ 14.43 d
- গ 17.63 d
- ঘ 20 d
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 14.43 d
T1/2 = 0.693τ ⇒ τ = T1/20.693 = 100.693 = 14.43 d -
৪১১
40 দিন পর প্রথম পদার্থটির তুলনায় দ্বিতীয় পদার্থটির কতগুণ অবশিষ্ট থাকবে?
- ক 2
- খ 3
- গ 4
- ঘ 5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4
এখানে (২৭নং প্রশ্নের উদ্দীপক অনুযায়ী),
প্রথম পদার্থের অর্ধায়ু, T₁ = 10 d
দ্বিতীয় পদার্থের অর্ধায়ু, T₂ = 0.693/λ₂ = 0.693/0.03465 = 20 d
সময়, t = 40 d
আমরা জানি, N = N₀(1/2)^(t/T)
N₁ = N₀(1/2)^(40/10) = N₀/16
N₂ = N₀(1/2)^(40/20) = N₀/4
∴ N₂/N₁ = (N₀/4)/(N₀/16) = 4
অর্থাৎ দ্বিতীয় পদার্থটি প্রথমটির 4 গুণ অবশিষ্ট থাকবে। -
৪১২
β-রশ্মি ধর্মগুলো—
i. ভেদন ক্ষমতা γ-রশ্মি অপেক্ষা বেশি
ii. ঋণাত্মক আধানবিশিষ্ট
iii. আলোর বেগের কাছাকাছি বেগে গতিশীল
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ii ও iii
(i) ভেদন ক্ষমতার ক্রম: γ > β > α। β-রশ্মির ভেদন ক্ষমতা γ-রশ্মি অপেক্ষা কম— ভুল।
(ii) β-রশ্মি হলো দ্রুতগতির ইলেকট্রনের স্রোত, তাই ঋণাত্মক আধানবিশিষ্ট— সঠিক।
(iii) β-কণার বেগ আলোর বেগের প্রায় 99% পর্যন্ত হতে পারে— সঠিক। -
৪১৩
বোর পরমাণু মডেল দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়—
i. পরমাণুর স্থায়িত্ব
ii. হাইড্রোজেন পরমাণুর শোষণ ও নিঃসরণ বর্ণালির তরঙ্গদৈর্ঘ্য
iii. আবর্তনের সময় ইলেকট্রনগুলোর বিকিরিত শক্তি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
(i) বোরের স্থির কক্ষপথের ধারণা অনুযায়ী অনুমোদিত কক্ষপথে ঘোরার সময় ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করে না, তাই নিউক্লিয়াসে পতিত হয় না। এভাবে বোর মডেল পরমাণুর স্থায়িত্ব ব্যাখ্যা করে— সঠিক।
(ii) ইলেকট্রন এক শক্তিস্তর থেকে অন্য স্তরে গেলে hν = E₂ − E₁ শক্তির ফোটন শোষিত বা নিঃসৃত হয়; এ থেকে হাইড্রোজেন বর্ণালির রেখাগুলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সঠিকভাবে নির্ণয় করা যায়— সঠিক।
(iii) বোর মডেল অনুসারে আবর্তনের সময় ইলেকট্রন কোনো শক্তি বিকিরণই করে না; শক্তি বিকিরিত হয় কেবল স্তর পরিবর্তনের সময়— ভুল।
বিঃদ্রঃ বইয়ের উত্তরমালায় (ঘ) দেওয়া আছে; কিন্তু বোরের স্বীকার্য অনুযায়ী আবর্তনকালে কোনো শক্তি বিকিরিত হয় না, তাই (iii) গ্রহণযোগ্য নয়। -
৪১৪
রেডনের অর্ধায়ু 3.82 দিন। এর ক্ষয় ধ্রুবকের মান কত?
- ক 5.05/d
- খ 0.181/d
- গ 0.581/d
- ঘ 0.284/d
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.181/d
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 3.82 d
ক্ষয় ধ্রুবক, λ =?
আমরা জানি,
T_(1/2) = 0.693/λ
বা, λ = 0.693/3.82
∴ λ = 0.181 d⁻¹ -
৪১৫
নিচের বিক্রিয়ায় X কণাটি কী? ¹⁴N +⁴He →¹⁷O + X
- ক ইলেকট্রন
- খ প্রোটন
- গ নিউট্রন
- ঘ ফোটন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্রোটন
N, He ও O-এর পারমাণবিক সংখ্যা যথাক্রমে 7, 2 ও 8। ধরি, X-এর ভর সংখ্যা A ও পারমাণবিক সংখ্যা Z।
₇¹⁴N +₂⁴He →₈¹⁷O +_(Z)^(A)X
ভর সংখ্যা: 14 + 4 = 17 + A ∴ A = 1
পারমাণবিক সংখ্যা: 7 + 2 = 8 + Z ∴ Z = 1
সুতরাং X হলো ₁¹H বা প্রোটন। (১৯১৯ সালে রাদারফোর্ড এ বিক্রিয়ার মাধ্যমে প্রথম কৃত্রিম মৌলান্তর ঘটান।) -
৪১৬
কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধায়ু 3.82 দিন। কতদিন পর উক্ত মৌলের 60% অংশ ক্ষয় হবে?
- ক 8.05 d
- খ 5.05 d
- গ 7.50 d
- ঘ 12.05 d
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5.05 d
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 3.82 d
60% ক্ষয় হলে অবশিষ্ট, N/N₀ = 0.4
সময়, t =?
আমরা জানি,
N = N₀e^(−λt) এবং λ = 0.693/(T_(1/2))
বা, t = (1/λ)ln(N₀/N) = ((T_(1/2))/0.693)ln(1/0.4)
বা, t = 3.82/0.693 × 0.9163
∴ t = 5.05 d -
৪১৭
নিচের কোন লেখটি সময়ের প্রেক্ষিতে তেজস্ক্রিয় পরমাণুর অবক্ষয়ের হার নির্দেশ করে?
- ক চিত্র (ক)
- খ চিত্র (খ)
- গ চিত্র (গ)
- ঘ চিত্র (ঘ)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) চিত্র (ঘ)
তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সূত্র: N = N₀e^(−λt)। অর্থাৎ অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা N সময়ের সাথে সূচকীয়ভাবে (exponentially) হ্রাস পায়।
t = 0 সময়ে N = N₀ (সর্বোচ্চ) এবং t → ∞ হলে N → 0; লেখটি ক্রমহ্রাসমান বক্ররেখা যা সময় অক্ষের দিকে অগ্রসর হয় কিন্তু কখনো স্পর্শ করে না। চিত্র (ঘ) এরূপ লেখ নির্দেশ করে। -
৪১৮
নিচের কোন রাশি 1 কুরি নির্দেশ করে?
- ক 3.7 × 10⁷ decay s⁻¹
- খ 3.7 × 10⁸ decay s⁻¹
- গ 3.7 × 10⁹ decay s⁻¹
- ঘ 3.7 × 10¹⁰ decay s⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 3.7 × 10¹⁰ decay s⁻¹
তেজস্ক্রিয়তার ব্যবহারিক একক কুরি (Ci)। কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থে প্রতি সেকেন্ডে 3.7 × 10¹⁰টি পরমাণু ভাঙলে তার তেজস্ক্রিয়তাকে 1 কুরি বলে।
1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ decay s⁻¹
= 3.7 × 10¹⁰ Bq
এটি প্রায় 1 g রেডিয়ামের তেজস্ক্রিয়তার সমান। -
৪১৯
একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু হলো—
i. T = 0.693/λ
ii. T = 0.693 s
iii. T = 0.693 τ
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) i ও iii
N = N₀e^(−λt) সূত্রে t = T হলে N = N₀/2; সুতরাং e^(λT) = 2 বা, T = (ln 2)/λ = 0.693/λ— (i) সঠিক।
আবার গড় আয়ু τ = 1/λ হওয়ায় T = 0.693 τ— (iii) সঠিক।
অর্ধায়ু মৌলভেদে ভিন্ন; সব মৌলের জন্য 0.693 s নয়— (ii) ভুল। -
৪২০
নিউক্লীয় ফিউশন—
i. একাধিক হালকা নিউক্লিয়াস একত্রিত হয়ে ভারি নিউক্লিয়াস গঠন করে
ii. অত্যধিক উচ্চ তাপমাত্রায় সংঘটিত হয়
iii. আণবিক চুল্লিতে এই প্রক্রিয়া সংঘটিত হয়
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
(i) দুই বা ততোধিক হালকা নিউক্লিয়াস যুক্ত হয়ে একটি ভারী নিউক্লিয়াস গঠনের প্রক্রিয়াই নিউক্লীয় ফিউশন— সঠিক।
(ii) ধনাত্মক নিউক্লিয়াসগুলোর মধ্যকার কুলম্ব বিকর্ষণ অতিক্রমের জন্য প্রায় 10⁷ K-এর মতো অতি উচ্চ তাপমাত্রা প্রয়োজন; তাই একে তাপ-নিউক্লীয় বিক্রিয়াও বলে— সঠিক।
(iii) আণবিক বা নিউক্লীয় চুল্লিতে ফিশন বিক্রিয়া ঘটানো হয়, ফিউশন নয়— ভুল।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।