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 ২৬/৩৪
-
৫০১
He⁺ ও H-এর প্রথম বোর কক্ষপথের ব্যাসের অনুপাত কত?
- ক 2: 1
- খ 1: 2
- গ 4: 1
- ঘ 1: 4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1: 2
হাইড্রোজেন সদৃশ আয়নের n-তম কক্ষপথের ব্যাসার্ধ r_(n) = (0.53 n²)/Z Å, অর্থাৎ n একই হলে r ∝ 1/Z।
(r_(He⁺))/(r_(H)) = (Z_(H))/(Z_(He)) = 1/2
ব্যাস ব্যাসার্ধের সমানুপাতিক, তাই ব্যাসের অনুপাত 1: 2। -
৫০২
একটি ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের চারদিকে 5.2 × 10⁻¹¹ m ব্যাসার্ধের একটি বৃত্তাকার পথে 2.18 × 10⁶ ms⁻¹ বেগে প্রদক্ষিণ করে। ইলেকট্রনের ভর 9.1 × 10⁻³¹ kg হলে কেন্দ্রমুখী বলের মান কত?
- ক 3.82 × 10⁻⁸ N
- খ 8.32 × 10⁻⁸ N
- গ 3.82 × 10⁻⁹ N
- ঘ 8.32 × 10⁻⁹ N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 8.32 × 10⁻⁸ N
এখানে,
ইলেকট্রনের ভর, m = 9.1 × 10⁻³¹ kg
বেগ, v = 2.18 × 10⁶ ms⁻¹
ব্যাসার্ধ, r = 5.2 × 10⁻¹¹ m
কেন্দ্রমুখী বল, F =?
আমরা জানি,
F = mv²/r
বা, F = (9.1 × 10⁻³¹ × (2.18 × 10⁶)²)/(5.2 × 10⁻¹¹)
বা, F = (4.325 × 10⁻¹⁸)/(5.2 × 10⁻¹¹)
∴ F = 8.32 × 10⁻⁸ N
বিঃদ্রঃ বইয়ের উত্তরমালায় (ঘ) 8.32 × 10⁻⁹ N দেওয়া আছে; হিসাব অনুযায়ী সঠিক মান 8.32 × 10⁻⁸ N। -
৫০৩
নিচের নিউক্লীয় বিক্রিয়ায় x হচ্ছে— ₄⁹Be +₂⁴He →₆¹²C + x
- ক ইলেকট্রন
- খ প্রোটন
- গ নিউট্রন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নিউট্রন
ধরি, x =_(Z)^(A)X।
ভর সংখ্যা: 9 + 4 = 12 + A ∴ A = 1
পারমাণবিক সংখ্যা: 4 + 2 = 6 + Z ∴ Z = 0
সুতরাং x =₀¹n বা নিউট্রন। ১৯৩২ সালে চ্যাডউইক এ বিক্রিয়ার মাধ্যমেই নিউট্রন আবিষ্কার করেন। -
৫০৪
হাইড্রোজেন পরমাণুতে প্রথম ও দ্বিতীয় উত্তেজিত স্তরের শক্তির অনুপাত —
- ক 1 : 4
- খ 4 : 4
- গ 9 : 4
- ঘ 4 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 9 : 4
প্রথম উত্তেজিত স্তর n = 2, দ্বিতীয় উত্তেজিত স্তর n = 3। En ∝ 1n2
∴ E2 : E3 = 14 : 19 = 9 : 4 [মান: −3.4 eV ও −1.51 eV] -
৫০৫
হাইড্রোজেন পরমাণুতে প্রথম বোর কক্ষের ইলেকট্রনের গতিবেগ আলোর গতিবেগ সাপেক্ষে—
- ক c/2
- খ c/11
- গ c/137
- ঘ c/274
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) c/137
প্রথম বোর কক্ষে ইলেকট্রনের বেগ v₁ = e²/2ε₀h = 2.18 × 10⁶ ms⁻¹।
v₁/c = (2.18 × 10⁶)/(3 × 10⁸) = 1/137
অর্থাৎ v₁ = c/137; 1/137 কে সূক্ষ্ম গঠন ধ্রুবক (fine structure constant) বলে। -
৫০৬
₁²H + ₁²H → ₂⁴He + Q—এই সমীকরণে Q-এর মান MeV এককে নির্ণয় কর। m(₁²H) = 2.041 amu, m(₂⁴He) = 4.00242 amu
- ক 12
- খ 6
- গ 24
- ঘ 48
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 24
ডিউটেরিয়ামের প্রকৃত ভর 2.0141 amu (প্রশ্নে মুদ্রণজনিত কারণে 2.041 লেখা হয়েছে)।
এখানে,
m(₁²H) = 2.0141 amu; m(₂⁴He) = 4.00242 amu
Q =?
আমরা জানি,
Δm = 2 × 2.0141 − 4.00242 = 0.02578 amu
বা, Q = Δm × 931 MeV = 0.02578 × 931
∴ Q = 24 MeV -
৫০৭
হাইড্রোজেন পরমাণুতে ভূমি স্তরে এবং প্রথম উত্তেজিত স্তরে অবস্থিত ইলেকট্রনের গতিবেগের অনুপাত কত?
- ক 2: 1
- খ 1: 4
- গ 4: 1
- ঘ 8: 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2: 1
বোর মডেলে ইলেকট্রনের বেগ v_(n) = e²/2ε₀nh, অর্থাৎ v_(n) ∝ 1/n।
ভূমিস্তর n = 1 ও প্রথম উত্তেজিত স্তর n = 2—
v₁/v₂ = 2/1
∴ v₁:v₂ = 2:1 -
৫০৮
কোনটির ভর নেই?
- ক আলফা রশ্মি
- খ বিটা রশ্মি
- গ গামা রশ্মি
- ঘ এক্স-রে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গামা রশ্মি
আলফা রশ্মি (হিলিয়াম নিউক্লিয়াস) ও বিটা রশ্মির (ইলেকট্রন) ভর আছে। গামা রশ্মি হলো ফোটন, যার স্থির ভর শূন্য।
(এক্স-রে-ও ফোটন হওয়ায় এর স্থির ভর শূন্য; তবে প্রশ্নটি তেজস্ক্রিয় রশ্মির প্রেক্ষিতে হওয়ায় উত্তর গামা রশ্মি।) -
৫০৯
কোন আলোক রশ্মি আমাদের শরীরে ভিটামিন জোগাতে সাহায্য করে?
- ক অতি বেগুনি রশ্মি
- খ কমলা রশ্মি
- গ গামা রশ্মি
- ঘ আলফা রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অতি বেগুনি রশ্মি
সূর্যালোকের অতিবেগুনি রশ্মি (বিশেষত UV-B) ত্বকে উপস্থিত 7-ডিহাইড্রোকোলেস্টেরলকে ভিটামিন D-তে রূপান্তরিত করে।
ভিটামিন D হাড় ও দাঁতের গঠনে প্রয়োজনীয় ক্যালসিয়াম শোষণে সাহায্য করে। -
৫১০
নিচের কোনটি জাল টাকা/জাল পাসপোর্ট শনাক্তকরণে ব্যবহৃত হয়?
- ক রঞ্জন রশ্মি
- খ UV রশ্মি
- গ গামা রশ্মি
- ঘ আলফা রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) UV রশ্মি
আসল টাকা ও পাসপোর্টে বিশেষ প্রতিপ্রভ (fluorescent) কালি ও নিরাপত্তা চিহ্ন থাকে, যা সাধারণ আলোতে দেখা যায় না কিন্তু অতিবেগুনি (UV) রশ্মিতে উজ্জ্বল হয়ে ফুটে ওঠে।
তাই UV রশ্মি দিয়ে জাল টাকা ও পাসপোর্ট শনাক্ত করা হয়। -
৫১১
কুরি কীসের একক?
- ক শব্দের তীব্রতা
- খ চৌম্বক ক্ষেত্র
- গ চুম্বকত্ব
- ঘ তেজস্ক্রিয়তা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তেজস্ক্রিয়তা
কুরি (Ci) তেজস্ক্রিয়তার ব্যবহারিক একক; 1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ ক্ষয়/সেকেন্ড।
তেজস্ক্রিয়তার SI একক বেকেরেল (Bq): 1 Bq = 1 ক্ষয়/সেকেন্ড। মেরি ও পিয়েরে কুরির নামানুসারে এর নামকরণ। -
৫১২
ইলেকট্রন কক্ষপথে আবর্তনকালে শক্তির—
- ক শোষণ ঘটে
- খ বিকিরণ ঘটে
- গ কোনোটিই ঘটে না
- ঘ উভয়ই ঘটে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোনোটিই ঘটে না
বোরের প্রথম স্বীকার্য অনুসারে ইলেকট্রন অনুমোদিত (স্থির) কক্ষপথে আবর্তনকালে কোনো শক্তি শোষণ বা বিকিরণ করে না।
শক্তির শোষণ বা বিকিরণ ঘটে কেবল তখনই যখন ইলেকট্রন এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে লাফ দেয়। -
৫১৩
নিউক্লিয়ার ফিশন-এ উৎপন্ন শক্তির পরিমাণ—
- ক 20 MeV
- খ 200 MeV
- গ 200 eV
- ঘ 20 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 200 MeV
একটি ₉₂²³⁵U নিউক্লিয়াসের ফিশনে প্রায় 0.2 amu ভর ত্রুটি হয়, যা প্রায় 200 MeV শক্তির সমতুল্য (0.2 × 931 ≈ 186 MeV)।
অর্থাৎ প্রতি ফিশনে গড়ে প্রায় 200 MeV শক্তি উৎপন্ন হয়, যার বেশিরভাগই খণ্ডিত নিউক্লিয়াসগুলোর গতিশক্তি রূপে থাকে। -
৫১৪
পারমাণবিক ভর একক—
i. 1 amu সমান হচ্ছে 1.66057 × 10⁻²⁷ kg
ii. বলতে বুঝায় ₆¹²C এর পারমাণবিক ভরের 1/12 অংশকে
iii. ব্যবহার করে যেকোনো পারমাণবিক কণার আপেক্ষিক ভর নির্ণয় করা যায়
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: ঘ) i, ii ও iii
একটি কার্বন-12 (₆¹²C) পরমাণুর ভরের 1/12 অংশকে 1 পারমাণবিক ভর একক (amu বা u) বলে— (ii) সঠিক।
1 amu = (1.9926 × 10⁻²⁶)/12 kg
= 1.66057 × 10⁻²⁷ kg
এর মান সংক্রান্ত (i) সঠিক। এই এককের সাপেক্ষে প্রোটন, নিউট্রন, ইলেকট্রন বা যেকোনো পরমাণুর আপেক্ষিক ভর প্রকাশ করা হয়— (iii) সঠিক। -
৫১৫
কোনটি ধনাত্মক আধানযুক্ত হিলিয়াম নিউক্লিয়াস?
- ক আলফা কণা
- খ বিটা কণা
- গ গামা রশ্মি
- ঘ এক্স রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলফা কণা
আলফা কণা হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস ₂⁴He²⁺; এতে 2টি প্রোটন ও 2টি নিউট্রন থাকে এবং আধান + 2e।
বিটা কণা ঋণাত্মক ইলেকট্রন, গামা ও এক্স রশ্মি আধানহীন তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ। -
৫১৬
নিউক্লিয়াসের আয়তন ও ভরসংখ্যার কীরূপ?
- ক বর্গের সমানুপতিক
- খ বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
- গ সমানুপাতিক
- ঘ ব্যস্তানুপাতিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমানুপাতিক
নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধ R = r₀A^(1/3)।
V = (4/3)πR³ = (4/3)πr₀³A
অর্থাৎ V ∝ A; নিউক্লিয়াসের আয়তন ভর সংখ্যার সমানুপাতিক। (এ কারণেই সকল নিউক্লিয়াসের ঘনত্ব প্রায় সমান।) -
৫১৭
কোন নিউক্লিয়াসটির প্রতি নিউক্লীয়ন বন্ধন শক্তি সর্বাধিক?
- ক হিলিয়াম
- খ অক্সিজেন
- গ আয়রন
- ঘ সোনা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আয়রন
প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি বনাম ভর সংখ্যার লেখচিত্রে A ≈ 56-এর কাছে শিখর থাকে। আয়রন (₂₆⁵⁶Fe)-এর প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি প্রায় 8.8 MeV, যা সর্বাধিক।
তাই আয়রন সবচেয়ে স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসগুলোর একটি; এর চেয়ে হালকা নিউক্লিয়াস ফিউশনে এবং ভারী নিউক্লিয়াস ফিশনে শক্তি দেয়। -
৫১৮
₇¹⁴N +₂⁴He →₈¹⁶O + 2 ₁¹H + X একটি নিউক্লীয় বিক্রিয়া। অজানা X হবে একটি—
- ক গামা রশ্মি
- খ ইলেকট্রন
- গ আলফা কণা
- ঘ নিউট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ইলেকট্রন
ধরি, X =_(Z)^(A)X।
₇¹⁴N +₂⁴He →₈¹⁶O + 2 ₁¹H +_(Z)^(A)X
ভর সংখ্যা: 14 + 4 = 16 + 2 × 1 + A ∴ A = 0
পারমাণবিক সংখ্যা: 7 + 2 = 8 + 2 × 1 + Z ∴ Z = − 1
যে কণার ভর সংখ্যা 0 এবং আধান −1, তা হলো ইলেকট্রন (_(−1)⁰e)। সুতরাং X একটি ইলেকট্রন।
বিঃদ্রঃ বইয়ের Hints-এ প্রোটন সংখ্যার হিসাবে (8 + 1) লেখা হয়েছে, যা ভুল; দুটি ₁¹H থাকায় (8 + 2) হবে। বইয়ের উত্তরমালায় (খ) দেওয়া আছে, যা সঠিক। -
৫১৯
₄⁹Be +₂⁴He →₆¹²C + X নিউক্লীয় বিক্রিয়ায় গঠিত X কণাটি—
- ক ফোটন
- খ প্রোটন
- গ ইলেকট্রন
- ঘ নিউট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) নিউট্রন
(প্রশ্নে কার্বনের ভর সংখ্যা মুদ্রণে 17 হয়েছে; সঠিক ₆¹²C।)
X-এর প্রোটন সংখ্যা: (4 + 2) − 6 = 0
X-এর ভর সংখ্যা: (9 + 4) − 12 = 1
সুতরাং X হলো ₀¹n, অর্থাৎ নিউট্রন (১২৪নং প্রশ্ন দ্রষ্টব্য)। -
৫২০
₈₂²⁰⁴X →_(Z)²⁰⁴Y + β-রশ্মি, Z-এর মান কত?
- ক 80
- খ 81
- গ 82
- ঘ 83
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 83
β-কণা (_(−1)⁰e) নির্গমনে পারমাণবিক সংখ্যার সংরক্ষণ থেকে—
₈₂²⁰⁴X →_(Z)²⁰⁴Y +_(−1)⁰e
বা, 82 = Z − 1
∴ Z = 83
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।