chuyen de nang luong hat nhan.pdf

Trường THPT Lý Thường Kiệt – http://thptlythuongkiet.bacninh.edu.vn

Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn 1

CHUYÊN ĐỀ : SỬ DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG – VẬN TỐC –

HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC HẠT – NĂNG LƯỢNG TIA

GAMMA

1. Đặt vấn đề

1.1. Lí do chọn đề tài

Hiện nay thi Đại Học môn Vật lý theo hình thức trắc nghiệm, trong một thời gian ngắn

cần phải giải quyết nhiều câu tính toán. Vậy nên vấn đề đặt ra là các em phải có những phương

pháp để giải nhanh, chính xác, hiệu quả. Các bài tập trắc nghiệm này cũng không cần trình bày

dài dòng, chỉ cần sử dụng các phương pháp tính cho kết quả đúng và nhanh.

Bài toán tính toán liên quan đến năng lượng, vận tốc, động lượng, hướng chuyển động

của hạt là bài toán khó nếu không có phương pháp giải. Các em cần có phương pháp chung để

định hướng cách giải mỗi loại bài cụ thể ra sao.

1.2. Mục đích của đề tài

Nhằm vào đối tượng học sinh ôn thi Đại Học giúp các em giải được những bài tập tính

toán năng lượng, vận tốc, động lượng ở mức độ vận dụng.

Ngoài mục đích trên chuyên đề còn giúp cho các em một phương pháp giải bằng cách

liên hệ logic với các kiến thức của phần các định luật bảo toàn lớp 10.

1.3. Phương pháp nghiên cứu :

- Học sinh cần nắm được những kiến thức về tổng hợp véc tơ trong hình học.

- Học sinh xem lại những định lí hàm số cos, sin.

- Học sinh đã học lý thuyết về các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân : định luật bảo

toàn số khối, định luật bảo toàn điện tích, định luật bảo toàn năng lượng, định luật bảo toàn

động lượng.

2. Nội dung :

2.1. Cơ sở lý thuyết :

http://thptlythuongkiet.bacninh.edu.vn/



2.1.1. Phản ứng hạt nhân

2.1.1.1. Định nghĩa

Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.

- Có hai loại phản ứng hạt nhân : + Tự phân rã hay phóng xạ.

+ Có sự tương tác giữa các hạt nhân và biến đổi thành hạt

nhân khác.

Phương trình phản ứng tổng quát :

31 2 4

1 2 3 4

AA A A

Z Z Z ZA B C D

Phóng xạ :

31 2

1 2 3

AA A

Z Z ZA B C

Với A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con, C là hạt phóng xạ ( , : 0 0

1 1,e e

)

- Phản ứng hạt nhân tạo ra đồng vị phóng xạ hạt nhân

27 30 1

13 15 0Al P n

Với 30

15P là động vị phóng xạ nhân tạo

2.1.1.2. Các định luật bảo toàn

- Định luật bảo toàn số khối A : A1 + A2 = A3 + A4

- Định luật bảo toàn điện tích : Z1 + Z2 = Z3 + Z4

- Định luật bảo toàn năng lượng : tổng năng lượng nghỉ và động năng của các hạt trước phản

ứng bằng tổng năng lượng nghỉ và động năng của các hạt sau phản ứng.

Et + Kt = Es + Ks

Trong đó : Et = EA + EB, Es = EC + ED ; EA = mAc2, EB= mBc2, EC= mCc2, ED = mDc2: lần lượt

là năng lượng nghỉ các hạt trong phản ứng. mA, mB, mC, mD : lần lượt là khối lượng nghỉ các hạt

trong phản ứng.

Trong phản ứng có thể có phóng xạ gamma, khi đó ta cần cộng thêm năng lượng của

photon gamma : = hf = hc

, với f và là tần số và bước sóng của tia gamma.




- Định luật bảo toàn động lượng : tổng động lượng các hạt trước phản ứng bằng tổng động

lượng của các hạt sau phản ứng.

t sp p

Với t A Bp p p , s C D

p p p là tổng động lượng các hạt trước và sau phản ứng.

2.1.1.3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

Chia phản ứng hạt nhân thành hai loại : Phản ứng tỏa năng lượng và phản ứng thu năng

lượng.

Gọi mt = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng (hạt nhân

tham gia ).

ms = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước sau phản ứng ( hạt

nhân sản phẩm ).

- Nếu ms < mt : ta có phản ứng tỏa năng lượng ( tạo ra các hạt nhân sản phẩm bền vững hơn

các hạt nhân trước phản ứng ).

Năng lượng tỏa ra : Qtỏa = (mt - ms )c2.

- Nếu ms > mt : ta có phản ứng thu năng lượng ( tạo ra các hạt nhân sản phẩm kém bền vững

hơn các hạt nhân trước phản ứng ).

Năng lượng cần cung cấp để phản ứng xảy ra là Qthu = ( ms – mt )c2.

Công thức chung cho hai trường hợp :

Q = (mt - ms )c2, nếu Q>0 phản ứng tỏa năng lượng, nếu Q<0 phản ứng thu năng lượng

( năng lượng thu vào của phản ứng là Q .

2.1.2. Những quy ước và phương pháp giải

Việc giải các bài tập về năng lượng hạt nhân nói chung thì việc đầu tiên là phải viết hoàn

thành phương trình phản ứng, biết cấu tạo các hạt trong phản ứng ( điều này được thực hiện nhờ

định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích). Sau đó tùy theo đề bài có thể chỉ có

thể sử dụng định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng.




2.1.2.1. Dạng 1 : Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng để tính tính năng lượng tỏa, thu

của phản ứng, tính động năng các hạt, vận tốc các hạt.

- Viết phương trình phản ứng.

- Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng.

Năng lượng tỏa, thu của phản ứng :

Q = (mt - ms )c2 = Et – Es = Ks – Kt = (ms - mt )c2 = Wlks - Wlkt

- Nếu đề bài cho mối liên hệ giữa độ lớn các vận tốc của các hạt ( vX, vY ), ta lập tỉ số

động năng của các hạt :

2 2

2 2

X X X X X

Y Y Y Y Y

K m v A v

K m v A v

- Kiểm tra xem bài toán có mấy đại lượng cần tìm, lập đủ số phương trình ( dựa vào định

luật bảo toàn năng lượng và đề bài ra ) bằng số ẩn để giải.

Bài tập ví dụ 1.

Người ta dùng một proton có động năng Kp=1,6MeV bắn vào hạt nhân đứng yên 7

3 Li và

thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng.

a. Viết phương trình của phản ứng, ghi rõ các nguyên tử số Z và số khối A

b. Tính động năng của mỗi hạt

c. Phản ứng hạt nhân này tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng ? Năng lượng này có phụ

thuộc vào động năng của proton không?

d. Nếu toàn bộ động năng của hai hạt thu được ở trên biến thành nhiệt thì nhiệt lượng này

có phụ thuộc vào động năng của proton không?

Cho khối lượng hạt nhân: 7

3 7,0144Li u ; 1

1 1,007276H u ; 4

2 4,001506He u ; u=1,66055.10-

27kg=931,5MeV/c2.

Hướng dẫn giải

a. Viết phương trình phản ứng :

1 7 4 4

1 3 2 2p Li He He

b. Tính động năng mỗi hạt :




Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ta được :

2KHe – Kp = (mt - ms )c2

= 17,3855MeV

Suy ra : KHe = 9,493MeV

c. Năng lượng tỏa hay thu của phản ứng :

Ta có Q = (mt - ms )c2

= 17,3855MeV > 0, pản ứng tỏa năng lượng.

Năng lượng này không phụ thuộc vào động năng của proton.

d. Nếu toàn bộ động năng của hai hạt thu được ở trên biến thành nhiệt thì nhiệt lượng này

có phụ thuộc vào động năng của proton. Vì theo phương trình ta tìm được

2KHe = Kp + (mt - ms )c2

= 18,9855MeV, động năng proton càng lớn thì năng lượng này

càng lớn.


Bắn hạt có động năng 4MeV vào hạt nhân N14

7 đứng yên thì thu được một hạt proton

và một hạt nhân X. Cho 4,0015um α ; mX = 16,9947u; mN = 13,9992u; mP = 1,0073u; u =

931MeV/c2.

a. Tìm hạt nhân X và tính xem phản ứng đó là phản ứng toả ra hay thu vào bao nhiêu MeV?

b. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng độ lớn vận tốc, tính động năng và vận tốc của proton.


a. Phương trình phản ứng :

14 1 17

7 1 8N p O

Hạt nhân X là hạt nhân 17

8O .

Năng lương tỏa hay thu của phản ứng :

Q = (mt - ms )c2

= - 1,21 MeV < 0, phản ứng thu năng lượng 1,21MeV.

b. Tính động năng mỗi hạt :

- Áp dụng bảo toàn năng lượng ta có : Kp + KO - K = -1.21MeV

hay : Kp + KO = K -1,21 = 2,79 MeV (1)




- Mặt khác, theo đề ta có : vp = vO suy ra 17O O

p p

K m

K m

hay KO = 17Kp (2)

từ (1) và (2) ta giải được Kp = 0,155 MeV.

vận tốc của proton, 62

5,5.10 /p

p

Kv m s

m

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho phản ứng hạt nhân: LiXHBe 6

3

1

1

9

4

a) X là hạt nhân nguyên tử nào và còn gọi là hạt gì?

b) Biết mBe = 9,01219u; mP = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,00260u. Đây là phản ứng

toả năng lượng hay thu năng lượng? Tại sao?

c) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng. Cho u=931MeV/c2.

d) Cho biết proton có động năng 5,45 MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li

bay ra với động năng 3,55 MeV. Tìm động năng của hạt X bay ra.

Bài 2. Người ta dùng nơtron có động năng 1,6MeV bắn vào hạt nhân Beri Be7

4 đứng yên thu

được 2 hạt giống nhau có cùng động năng.

a) Viết phương trình phản ứng và xác định nguyên tố được tạo thành sau phản ứng.

b) Tính động năng của mỗi hạt.

c) Phản ứng là toả hay thu năng lượng? Tính năng lượng đó

Cho mN = 1,0075u; mBe = 7,0152u; 4,0015um α với u là đơn vị khối lượng nguyên tử u =

1,6605.10-27kg = 931MeV/c2.

2.1.2.2. Dạng 2 : Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng để tính

tính năng lượng tỏa, thu của phản ứng, tính động năng các hạt, vận tốc các hạt.

Sử dụng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp đề bài có nói đến hướng chuyển

động của các hạt.

- Viết phương trình phản ứng.




- Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng.

Năng lượng tỏa, thu của phản ứng :

Q = (mt - ms )c2 = Et – Es = Ks – Kt = (ms - mt )c2 = Wlks - Wlkt

- Áp dụng bảo toàn động lượng

A B C Dp p p p

- Thường thì trước phản ứng chỉ có một hạt chuyển động, một hạt đứng yên nên ta có thể

viết lại biểu thức định luật : A C D

p p p

- Trường hợp của hiện tượng phóng xạ hạt nhân mẹ đứng yên, các hạt con chuyển động

thì ta sẽ có biểu thức như sau 0C D

p p , hay C Dp p , tức là hai hạt sinh ra chuyển

động ngược hướng, động lượng có độ lớn bằng nhau.

- Các trường hợp nói chung cần phải vẽ chính xác các vecto và tổng hợp theo quy tắc tam

giác hay quy tắc hình bình hành. Sau đó có thể sử dụng định lí pitago, định lí hàm số sin, cos và

các công thức sin, cos, tan…

- Ta có thể sử dụng thêm công thức liên hệ động lượng và động năng : 2

2X X X

p m K ,

mX lấy xấp xỉ bằng số khối của hạt nhân X tính theo đợn vị u.


§ång vÞ Bitmut 213

83Bi ®ang ®øng yªn th× phãng x¹ t¹o ra h¹t nh©n X cïng ph«t«n . BiÕt

®éng n¨ng h¹t thu ®îc lµ 6,09MeV. Cho khèi lîng c¸c h¹t nh©n: mBi = 212.9913u; mx=

208.9830u; m= 4.0015u vµ lÊy 1u = 931.5 MeV/c2. Tính bíc sãng bøc x¹ ph¸t ra ?


- Phương trình phản ứng : 213 208

83 81Bi X

- Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ở đây có kèm phóng xạ gamma, nên ta có phương

trình như sau :

KX + K + = (mt - ms )c2

= 6,3342 MeV (1)

- Đây là bài toán phóng xạ nên ta có p = pX




Hay 2mK = 2mXKX

Suy ra KX = 4K/213 = 0,1144MeV (2)

Từ (1) và (2) suy ra = 0,1298MeV, vậy bước sóng tia gamma là : = 9,57.10-12m.


Hạt có động năng K = 7,7MeV, đến đập vào hạt nhân N14

7 gây nên phản ứng:

XPN 1

1

14

7

a) Xác định số proton và số nơtron của X.

b) Phản ứng này toả ra hay thu bao nhiêu năng lượng.

c) Biết vận tốc của proton bắn ra có phương vuông góc với vận tốc hạt . Hãy tính động

năng, vận tốc và hướng chuyển động của hạt nhân X. Cho 4,0015um α ; mX = 16,9947u; mN

= 13,9992u; mP = 1,0073u; u=931MeV/c2; 1eV = 1,6.10-19J.


a. Phương trình phản ứng : 14 1 17

7 1 8N P X

X là hạt nhân Oxy

b. Năng lương tỏa, thu của phản ứng :

Q = (mt - ms )c2 -1,21MeV

Phản ứng thu năng lượng, Qthu = 1,21MeV

c. Tính động năng, vận tốc và hướng chuyển động của hạt nhân X

Theo đề bài ta có p

p vuông góc với p

.

Mặt khác theo định luật bảo toàn động lượng ta có :

p Xp p p

Từ biểu thức véc tơ ta vẽ được giản đồ

Từ hình vẽ, áp dụng Pitago ta được :

2 2 2

X pp p p

p

Xp

pp




Hay 2mXKX = 2mK + 2mpKp

17KX = 4K + Kp

17KX - Kp = 4K = 30,8 MeV (1)

Ngoài ra, theo định luật bảo toàn năng lượng ta có :

Kp + KX - K = Q hay KX + Kp = Q + K = 6,49 MeV (2)

- Từ (1) và (2) ta giải được KX 2,072 MeV

- Vận tốc hạt X : vX = 2

X

X

K

m =

2 2,072

17 931

MeVc

MeV

4,85. 106 m/s

- Hướng chuyển động của hạt X, ta tính góc

2 4 7,7

cos2 17 2,072

X X X

p m K

p m K

= 0,8744

290

Vậy hạt X bay ra có hướng hợp với hướng chuyển động của hạt một góc 290


Dùng hạt proton có động năng MeVKP 58,5 bắn phá hạt nhân Na23

11 đứng yên, tạo ra

hạt nhân và hạt nhân X không kèm bức xạ gamma .

a) Viết phương trình phản ứng và nêu cấu tạo của hạt nhân X.

b) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng.

c) Biết động năng của hạt là MeVK 6,6 . Xác định động năng của hạt X.

d) Tính góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt và hạt proton.

Cho biết mNa = 22,9850u; mP = 1,0073u; m = 4,0015u; mX = 19,9869u; 1u=931MeV/c2.


a. Phương trình phản ứng

1 23 20

1 11 10p Na X

b. Năng lượng tỏa hay thu của phản ứng




Q = (mt - ms )c2 3,631MeV

Phản ứng tỏa năng lượng 3,631 MeV.

c. Động năng của hạt X

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng

K + KX – Kp = Q KX = 2,611MeV

d. Góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt và hạt proton.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng

p X

p p p

Ta vẽ tổng hợp véctơ

Từ hình vẽ ta cần tính góc

Áp dụng định lí hàm số cos ta được

2 2 22 2 2 4 20

cos2 2 2 2 2 4

p X p p X X p X

p p p p

p p p m K m K m K K K K

p p m K m K K K

cos - 0,8338 = 146,50

Vậy góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt và hạt proton là = 146,50.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Một proton có động năng MeVKP 46,1 bắn vào hạt nhân Li7

3 đang đứng yên. Hai hạt

X sinh ra giống nhau và có cùng động năng.

a) Viết phương trình phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhân X. Đó là hạt nhân nguyên

tử nào? Hạt nhân X còn được gọi là hạt gì?

b) Phản ứng thu hay toả năng lượng? Năng lượng này bằng bao nhiêu và có phụ thuộc

vào KP hay không?

c) Giả sử phản ứng hạt nhân trên tiếp diễn một thời gian và lượng khí tạo ra là 10cm3 ở

điều kiện tiêu chuẩn. Tính năng lượng đã toả ra hay thu vào theo đơn vị kJ.

d) Tính động năng của mỗi hạt X sinh ra. Động năng này có phụ thuộc vào Kp hay

không?

pp

Xp

p




e) Tính góc hợp bởi các vectơ vận tốc của 2 hạt X sau phản ứng.

Cho biết: mLi=7,0142u; mP=1,0073u; mX=4,0015u; 1u=931MeV; NA=6,023.1023; e = 1,6.10-16C.

Bài 2. Một hạt nhân nguyên tử hidro chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân

nguyên tử Liti 7

3 Li đứng yên và bị hạt nhân liti bắt giữ. Sau va chạm

xuất hiện hai hạt bay ra với cùng tốc độ v’ (v’ << c). Quỹ đạo của hai

hạt làm với đường kéo dài của quỹ đạo của hạt proton một góc

080

1. Viết phương trình của phản ứng hạt nhân

2. Thành lập hệ thức xác định mối liên hệ giữa các giá trị sau đây: các vận tốc v và v’,

góc , khối lượng m của hạt nhân nguyên tử hidro và m’ của hạt

3. Hãy chứng minh rằng tổng động năng của các hạt sau tương tác lớn hơn động năng

của hạt nhân nguyên tử hidro

a) Giải thích mà không cần tính toán, sự biến thiên năng lượng đó như thế nào?

b) Tính vận tốc v theo độ hụt khối của các hạt nhân trước và sau phản ứng. Cho khối

lượng hạt nhân: 7

3 7,0144Li u ; 1

1 1,007276H u ; 4

2 4,001506He u ; 1u=1,66055.10-

27kg=931,5MeV/c2.

2.3. Bài tập trắc nghiệm :

Câu 1. Cho phản ứng hạt nhân 3

1 H + 2

1 H + n + 17,6MeV, biết số Avôgađrô NA=6,02.1023.

Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1g khí hêli là bao nhiêu?

A. E=423,808.103J B. E=503,272.103J C. E=423,808.109J D. E=503,272.109J

Câu 2. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12

6 C thành 3 hạt là bao nhiêu? (biết

mC=11,9967u, m=4,0015u).

A. E=7,2618J B. E=7,2618MeV C. E=1,16189.10-19J D. E=1,16189.10-13MeV

Câu 3. Cho phản ứng hạt nhân + 27

13 Al 30

15 P + n, khối lượng của các hạt nhân là

m()=4,0015u, m(Al)=26,97435u, m(p)=29,97005u; m(n)=1,008670u; 1u=931MeV/c2. Năng

lượng mà phản ứng này tỏa ra hoặc thu vào là bao nhiêu?

A. Tỏa ra 2,67MeV B. Thu vào 2,67MeV

C. Tỏa ra 1,2050864.10-11J D. Thu vào 1,2050864.10-17J

v

-

V’ V’

proton




Câu 4. Hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt và hạt nơtron.

Cho biết độ hụt khối của hạt nhân triti là mT=0,0087u; của hạt nhân đơteri là mD=0,0024u,

của hạt nhân X là mX=0,0305u; 1u=931MeV/c2. Năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên là bao

nhiêu?

A. E=18,0614MeV B. E=38,7296MeV

C. E=18,0614J D. E=38,7296J

Câu 5. Cho phản ứng hạt nhân sau : 2 3 4 11 1 2 0D T He n .Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt

nhân (D) (T) và (He) lần lượt là ∆mD = 0,0024u , ∆mT = 0,0087u , ∆mHe = 0,0305u .Cho u =

931 MeV/c2 .Năng lượng toả ra của phản ứng là

A.1,806 MeV B. 18,06MeV C. 180,6MeV D.18,06eV

Câu 6. Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch : 21H +

3

1H 1

1H + 4

2He . Cho biết khối

lượng các hạt nhân D, T, H, He lần lượt là : 2,01400u, 3,01603u, 1,007825u, 4,00260u, 1u =

931,5 Mev/c2

A. E = 16,36 MeV B. E = 18,25 MeV

C. E = 20,40 MeV D. E = 14,26 MeV

Câu 7. Một trong các phản ứng phân hạch của Urani (235

92U ) là sinh ra hạt nhân môlipđen (95

42Mo )

và Lantan (139

57 La ), đồng thời có kèm theo một số hạt nơtrôn và electrôn. Hỏi có bao nhiêu hạt

nơtrôn và electrôn được tạo ra ?

A. Tạo ra : 1 nơtrôn và 7 electrôn B. Tạo ra : 3 nơtrôn và 6 electrôn

C. Tạo ra : 2 nơtrôn và 7 electrôn D. Tạo ra : 2 nơtrôn và 8 electrôn

Câu 8. Trong 1kg nước thường có 0,15g nước nặng (D2O). Tách số đơtêri có trong 1kg nước

thường rồi thực hiện phản ứng nhiệt hạch sau : 2

1D + 2

1D 3

1T + 1

1H . Cho mD = 2,0136u, mT =

3,0160u, mH = 1,0073u, 1u = 931,5 MeV, NA = 6,022.1023 (mol-1). Tính năng lượng tỏa ra cho 1

phản ứng và khi khối lượng đơtêri trong 1kg nước phản ứng hết:

A. E = 3,6309 MeV, E = 0,2624.1010 J B. E = 36,309 MeV, E = 0,2624.1010 J

C. E = 3,6309 MeV, E = 0,2624.1012 J D. E = 36,309 MeV, E = 0,2624.1012 J

Câu 9. Cho phản ứng hạt nhân sau: 42He +

147 N + 1,21MeV

11H +

178O . Hạt α có động năng

4MeV. Hạt nhân 147 N đứng yên. Giả sử hai hạt nhân sinh ra có cùng vận tốc và coi khối lượng

các hạt nhân bằng số khối của nó. Động năng của:

A. 11H là 0,155 MeV B.

178O là 0,155 MeV

C. 11H là 2,626 MeV D.

178O là 2,626 MeV

Câu 10.Mỗi phản ứng phân hạch của 235Utỏa ra trung bnh 200 MeV. Năng lượng do 1g

235U tỏa

ra ,nếu phân hạch hết là :

A. E = 8,2 .1010 J B. E = 850 MJ C. E = 82 MJ D. E = 8,5.109 J

Câu 11. Đồng vị phóng xạ Po210 có chu kỳ bán rả T. Ban đầu khối lượng chất phóng xạ là mo

= 4 2 g. Khối lượng chất phóng xạ vào thời điểm t = T/2 là :

A. m = 2g B. m = 4g C. m = 8g D. m = 16g




Câu 12. Khối lượng của hạt nhân Môlypđen 9542Mo là m (Mo) = 94,88u, của protôn m)p) =

1,0073u, của nơtrôn m(n) = 1,0087u , 1u = 931 MeV/c2 . Năng lượng liên kết của hạt nhân Mo

bằng :

A. E = 8,26449 MeV B. E = 82,6449 MeV

C. E = 826,449 MeV D. E = 8264,49 MeV

Câu 13. Biết khối lượng hạt nhân 2311Na là mNa =2,9837u ,1u =931MeV/c2 =1,66055.10-27kg.

Năng lượng nghỉ của hạt nhân2311Na là

A. 2,14.104 MeV B. 2,14.1010 MeV C. 3.10-8J D.3.10-10J

Câu 14: Cho phản ứng hạt nhân: T + D + n. Biết năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân T và lần lượt là 2,823 MeV; 7,076 MeV và độ hụt khối của hạt nhân D là 0,0024u. Lấy 1u = 931,5 (MeV/c2). Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là

A. 17,599 MeV. B. 17,499 MeV. C. 17,799 MeV. D. 17,699 MeV.

Câu 15: Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 7

3 Li ) đứng yên. Giả sử

sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia . Biết

năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là


Câu 16: Pôlôni 210

84 Po phóng xạ và biến đổi thành chì Pb. Biết khối lượng các hạt nhân Po; ;

Pb lần lượt là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u và 1 u = 2931,5(MeV / c ) . Năng lượng tỏa

ra khi một hạt nhân pôlôni phân rã xấp xỉ bằng


Câu 17.Cho hạt α có động năng Eα = 4MeV bắn phá hạt nhân nhôm (2713Al ) đứng yên. Sau phản

ứng, hai hạt sinh ra là X và nơtrôn. Hạt nơtrôn sinh ra có phương chuyển động vuông góc với

phương chuyển động của các hạt α. Cho mα = 4,0015u; mAl = 26,974 u; mX = 29,970 u; mn =

1,0087 u .Động năng các hạt nhâm X và nơtrôn có thể nhận giá trị nào sau đây

A. EX = 0,5490 MeV và En = 0,4688 MeV

B. EX = 1,5409 MeV và En = 0,5518 MeV

C. EX = 0,5490 eV và En = 0,46888 eV

D.Một giá trị khác

Câu 18. Cho phản ứng hạt nhân sau: 42He +

147 N + 1,21MeV

11H +

178O . Hạt α có động năng

4MeV. Hạt nhân 147 N đứng yên. Giả sử hai hạt nhân sinh ra có cùng vận tốc và coi khối lượng

các hạt nhân bằng số khối của nó. Động năng của:

A. 11H là 0,155 MeV B.

178O là 0,155 MeV C.

11H là 2,626 MeV D.

178O là 2,626 MeV




Câu 19. Hạt nhân mẹ A có khối lượng mA đang đứng yên, phân ró thành hạt nhân con B và hạt

α có khối lượng mB và mα , có vận tốc là vB và vα . Mối liên hệ giữa tỉ số động năng, tỉ số khối

lượng và tỉ số độ lớn vận tốc của hai hạt sau phản ứng xác địng bởi :

A. B B BK v m

K v m

B. B B

B

K v m

K v m

C. B

B B

K v m

K v m

D. B B

B

K v m

K v m

Câu 20. Hạt α có động năng kα = 3,3MeV bắn phá hạt nhân 94Be gây ra phản ứng

94Be +α →n +

C12

6 .Biết mα = 4,0015u ;mn = 1,00867u;mBe= 9,01219u;mC = 11,9967u ;1u =931 MeV/c2 . năng

lượng tỏa ra từ phản ứng trên là

A. 7,7MeV B. 8,7MeV C. 11,2MeV D.5,76MeV

Câu 21. Một hạt nhân mẹ có số khối A ,đứng yên phân ră phóng xạ α (bỏ qua bức xạ γ).Vận

tốc hạt nhân con B có độ lớn là v .Vật độ lớn vận tốc của hạt α sẽ là

A. vα = (

A1

4

)v B. vα = (

A1

4

)v C. vα = (

4

A 4 )v D. vα = (

4

A 4 )v

Câu 22. Hạt nhân 23892U (đứng yên) phát ra hạt α và γ có tổng động năng là 13,9MeV.Biết vận

tốc của hạt α là 2,55.107 m/s ,khối lượng hạt nhân mα = 4,0015u .Tần số của bức xạ γ là :

A. 9.1019 Hz B. 9.1020 Hz C. 9.1021 Hz D. 9.1022 Hz

Câu 23. Phương trnh phóng xạ α của Rađi là : 226 22288 86Ra Rn . Cho biết khối lượng các hạt nhân

: m (Ra) = 225,977u, m (Rn) = 221,970u, m (α) = 4,0015u, 1u = 931 MeV. Động năng của hạt α

bằng :

A. K (α) = 0,09 MeV B. K (α) = 5,03 MeV C. K (α) = 5,12 MeV D. K (α) = 5,21 MeV

Câu 24. cho phản ứng hạt nhân A → B +C .Biết hạt nhân mẹ A ban đầu đứng yên .có thể kết

luận gì về hướng và trị số của vận tốc các hạt sau phản ứng

A. Cùng phương ,cùng chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng

B. Cùng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng

C. Cùng phương ,cùng chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng

D. Cùng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng




Câu 25. Bắn hạt nhân α có động năng 4,8409MeV vào hạt nhân 147 N đứng yên ta có phản ứng

:α +147 N →

178O +p ,Biết các hạt nhân sinh ra cùng véctơ vận tốc .Cho mα = 4,0015u;mp =

1.0072u;mN =13,9992u;m0 = 16,9974u ,1u =931MeV/c2. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu

năng lượng

A. Thu năng lượng ,E =1,21MeV B. Toả năng lượng ,E = 1,21 MeV

C. Thu năng lượng ,E =1,21eV D. Toả năng lượng ,E = 1,21 eV

Câu 26. 210

84 Po đứng yên, phân rã thành hạt nhân X: 210 4

84 2

A

ZPo He X . Biết khối lượng của các

nguyên tử tương ứng là 209,982876Pom u , 4,002603Hem u , 205,974468Xm u và

21 931,5 /u MeV c . Vận tốc của hạt bay ra xấp xỉ bằng bao nhiêu ?

A. 61,2.10 /m s B.

612.10 /m s C. 61,6.10 /m s D.

616.10 /m s

Câu 27. Dùng hạt prôtôn có động năng 5,58pK MeV bắn vào hạt nhân 23

11 Na đứng yên, ta thu

được hạt và hạt X có động năng tương ứng là 6,6 ; 2,64 .XK MeV K MeV Coi rằng phản ứng

không kèm theo bức xạ gamma, lấy khối lượng hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối của nó.

Góc giữa vectơ vận tốc của hạt α và hạt X là:

A. 1700. B. 1500. C. 700. D. 300.

Câu 28. Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 7

3 Li ) đứng yên. Giả sử

sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia . Biết

năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là


Câu 29. Pôlôni 210

84 Po phóng xạ và biến đổi thành chì Pb. Biết khối lượng các hạt nhân Po; ;

Pb lần lượt là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u và 1 u = 2931,5(MeV / c ) . Năng lượng tỏa

ra khi một hạt nhân pôlôni phân rã xấp xỉ bằng


Câu 30. Cho một hạt nhân khối lượng A đang đứng yên thì phân rã thành hai hạt nhân có khối

lượng B và D. Cho tốc độ ánh sáng là c. Động năng của hạt D là




A. BA

cADBB

2)( B.

DB

cDBAB

2)( C.

D

cDBAB 2)( D.

DB

cDBAD

2)(

3. Kết luận :

- Chuyên đề là một phương pháp giúp học sinh có phương pháp giải và biết định hướng khi giải

một bài tập liên quan đến năng lượng hạt nhân.

- Chuyên đề chỉ là kinh nghiệm bản thân còn nhiều thiếu sót, mong sự góp ý của các đồng

nghiệp.

4. Tài liệu tham khảo

www.thuvienvatly.vn

Sách Giải toán vật lý 12 tập 3 ( Chủ biên : Bùi Quang Hân )


http://www.thuvienvatly.vn/

Documents

chuyen de nang luong hat nhan.pdf