TIẾT 62,63,64,65 CHỦ ĐỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A NỘI DUNG CHỦ ĐỀ I Phản ứng hạt nhân Định nghĩa đặc tính - Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân a Phản ứng hạt nhân tự phát - Là trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác b Phản ứng hạt nhân kích thích - Q trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác - Đặc tính: + Biến đổi hạt nhân + Biến đổi ngun tố + Khơng bảo tồn khối lượng nghỉ Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân a Bảo tồn điện tích b Bảo tồn số nuclơn (bảo toàn số A) c Bảo toàn lượng toàn phần d Bảo toàn động lượng Năng lượng phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân toả lượng thu lượng Q = (mtrước - msau)c2 + Nếu Q > 0 phản ứng toả lượng + Nếu Q < phản ứng thu lượng II Cơ chế phản ứng phân hạch Phản ứng phân hạch gì? - Là vỡ hạt nhân nặng thành hạt nhân trung bình (kèm theo vài nơtrơn phát ra) - Nhiên liệu PƯPH: U235; U238; Pu239 Phản ứng phân hạch kích thích Là phản ứng phân hạch xảy bắn nơtrơn chậm (có lượng khoảng vài MeV) vào hạt nhân nặng Kết tạo hai mảnh vỡ có số khối trung bình đồng thời tạo vài nơtrơn n + X X* Y + Z + kn (k = 1, 2, 3: hệ số nhân nơtron) - Quá trình phân hạch X khơng trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X* III Cơ chế phản ứng nhiệt hạch Phản ứng nhiệt hạch gì? - Là q trình hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng H 13H � 24He 01n 2 Điều kiện thực - Nhiệt độ đến cỡ trăm triệu độ - Mật độ hạt nhân plasma (n) phải đủ lớn - Thời gian trì trạng thái plasma () phải đủ lớn n �(1014 �1016 ) s cm3 IV Năng lượng phân hạch - Xét phản ứng phân hạch: n 235 U � 236 U* 92 92 � 95 Y 138 I 301n 39 53 n 235 U � 236 U* 92 92 95 � 139 Xe 38 Sr 201n 54 Phản ứng phân hạch toả lượng - Phản ứng phân hạch phân hạch - Mỗi phân hạch 235 92 U phản ứng phân hạch toả lượng, lượng gọi lượng 235 92 U tỏa lượng 212MeV Phản ứng phân hạch dây chuyền - Giả sử sau phân hạch có k nơtrơn giải phóng đến kích thích hạt nhân phân hạch 235 92 U tạo nên - Sau n lần phân hạch, số nơtrơn giải phóng kn kích thích kn phân hạch + Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh + Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát không đổi + Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh, gây bùng nổ - Khối lượng tới hạn 235 92 U vào cỡ 15kg, 239 94 Pu vào cỡ 5kg Phản ứng phân hạch có điều khiển - Được thực lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = - Năng lượng toả khơng đổi theo thời gian - Lị PƯHN gồm: +Thanh nhiên liệu chưa U235 + Chất làm chậm nơtrôn (nước nặng D2O) + Thanh điều khiển chauws Bo Cd điều chỉnh k V Năng lượng nhiệt hạch - Năng lượng toả phản ứng tổng hợp hạt nhân gọi lượng nhiệt hạch - Thực tế quan tâm đến phản ứng tổng hợp nên hêli H 12H � 23He 1 H 13H � 24He 1 H 12H � 24He H 13H � 24He 01n H 36Li � 2( 24He) Ưu việt lượng tổng hợp hạt nhân - So với lượng phân hạch, lượng tổng hợp hạt nhân ưu việt hơn: a Nhiên liệu dồi b Ưu việt tác dụng môi trường VI Bài tập vận dụng Bài tập phản ứng hạt nhân Câu 1: Bản chất lực tương tác nuclon hạt nhân là: A.Lực tĩnh điện B.Lực hấp dẫn C.Lực điện từ D.Lực tương tác mạnh Câu 2: Phạm vi tác dụng lực tương tác mạnh hạt nhân bao nhiêu? A 10-13cm B 10-8cm C 10-10cm D Vơ hạn Câu 3: Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn nhất? A Heli B Cacbon C.Sắt D Urani 10 Câu 4: Khối lượng hạt nhân Be 10,0113u , khối lượng notron 1,0086u, khối lượng 10 proton 1,0072u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân Be ? A 5,4366 MeV B 6,4366 MeV C 7,4366 MeV D 8,4366 MeV Câu 5: Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết A tính cho nuclơn B tính riêng cho hạt nhân C cặp prôtôn-prôtôn D cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron) Câu 6: Giả sử hai hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclôn hạt nhân X lớn số nuclơn hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C lượng liên kết riêng hai hạt nhân D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Câu 7: Các hạt nhân đơteri H ; triti H , heli He có lượng liên kết 2,22 MeV; 8,49 MeV 28,16 MeV Các hạt nhân xếp theo thứ tự giảm dần độ bền vững hạt nhân A H ; He ; H B H ; H ; He 235 92 Câu 8: Biết khối lượng hạt nhân C He ; H ; H U 234,99 u , prôtôn 1,0073 u nơtron 1,0087 u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 235 92 U là: A 7,95 MeV/nuclôn B 6,73 MeV/nuclôn C 8,71 MeV/nuclôn D 7,63 MeV/nuclôn Câu 9: Cho phản ứng hạt nhân: X + A anpha 19 F 42 He 16 O Hạt X B nơtron C đơteri Câu 10: Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân A 14,25 MeV D H ; He ; H B 18,76 MeV Câu 11: Cho khối lượng prôtôn; nơtron; 16 16 O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u O xấp xỉ C 128,17 MeV 40 18 D prôtôn D 190,81 MeV Ar ; Li là: 1,0073 u; 1,0087 u; 39,9525 u; 6,0145 u u = 931,5 MeV/c So với lượng liên kết riêng hạt nhân Li lượng liên kết riêng hạt nhân 40 18 Ar A lớn lượng 5,20 MeV B lớn lượng 3,42 MeV C nhỏ lượng 3,42 MeV D nhỏ lượng 5,20 MeV Câu 12: Hạt nhân có độ hụt khối lớn có A lượng liên kết nhỏ B lượng liên kết lớn C lượng liên kết riêng lớn D lượng liên kết riêng nhỏ Câu 13: Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn A số nuclơn B động lượng C số nơtron D lượng toàn phần 2 3 Câu 14: Cho phản ứng hạt nhân : D 1 D �2 He n Biết khối lượng D,2 He,0 n mD=2,0135u; mHe = 3,0149 u; mn = 1,0087u Năng lượng tỏa phản ứng A 1,8821 MeV B 2,7391 MeV C 7,4991 MeV D 3,1671 MeV Câu 15: Tổng hợp hạt nhân heli He từ phản ứng hạt nhân H Li � He X Mỗi phản ứng tỏa lượng 17,3 MeV Năng lượng tỏa tổng hợp 0,5 mol heli A 1,3.1024 MeV B 2,6.1024 MeV C 5,2.1024 MeV D 2,4.1024 MeV 2 Bài tập phản úng phân hạch, nhiệt hạch Câu Hạt nhân sau phân hạch ? A 239 92 U B 238 92 U C 12 C D 239 92 U Câu Phát biểu sau sai nói phản ứng phân hạch? A Phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ B Phản ứng phân hạch kích thích phản ứng hạt nhân nặng hấp thụ nơtron chuyển sang trạng thái kích thích, sau vỡ thành hai mảnh nhẹ kèm vài nơtron C Phản ứng phân hạch xảy hạt nhân nặng truyền lượng kích hoạt cỡ vài MeV D Giống phóng xạ, sản phẩm sau phân hạch hoàn toàn xác định Câu Gọi k số nơtron trung bình cịn lại sau phân hạch, điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy A k < B k = C k > D k ≥ Câu Hãy chọn câu sai Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền ? A Sau lần phân hạch, số nơtron trung bình giải phóng phải lớn B Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn (lớn khối lượng tới hạn) để tạo nên phản ứng dây chuyền C Phải có nguồn tạo nơtron D Nhiệt độ phải đưa lên cao Câu Chọn câu sai nói phản ứng phân hạch ? A Phản ứng phân hạch phản ứng toả lượng B Phản ứng phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ notron chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình C Phản ứng phân hạch người chưa thể kiểm soát D Phản ứng phân hạch người kiểm sốt 235 Câu Hạt nhân 92 U hấp thụ hạt notron sinh x hạt α, y hạt β – hạt Hỏi x, y có giá trị nào? A x = , y = B x = 7, y = C x = 6, y = Câu Tìm kết luận sai nói phản ứng nhiêt hạch Phản ứng nhiệt hạch A tỏa lượng lớn B tạo chất thải thân thiện với mơi trường C xảy có khối lượng vượt khối lượng tới hạn D xảy nhiệt độ cao (từ chục đến trăm triệu độ) Câu Chọn câu sai nói phản ứng nhiệt hạch A Phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng B Phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao 208 82 Pb hạt notron D x = 2, y = C Phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng thu lượng D Phản ứng nhiệt hạch người chưa thể kiểm soát Câu Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy A hạt nhân nhẹ ban đầu phải điều kiện nhiệt độ cao B số n trung bình sinh phải lớn C ban đầu phải có nơtron chậm D phải thực phản ứng lòng mặt trời lịng ngơi Câu 10 Chọn câu sai nói phản ứng phân hạch, nhiệt hạch ? A Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng B Phản ứng xảy nhiệt độ cao (hàng trăm triệu độ) nên gọi phản ứng nhiệt hạch C Xét lượng toả đơn vị khối lượng phản ứng nhiệt hạch toả lượng lớn nhiều phản ứng phân hạch D Một phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhiều phản ứng phân hạch Câu 11: Do phát xạ nên ngày khối lượng Mặt Trời giảm lượng 3,744.10 14 kg Biết vận tốc ánh sáng chân không 3.108 m/s Công suất xạ trung bình Mặt Trời bằng: A 6,9.1015 MW B 3,9.1020 MW C 5,9.1010 MW D 4,9.1040 MW 4 Câu 12 Trong phản ứng tổng hợp Hêli: Li 1 H He He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Nhiệt dung riêng nước c = 4,19 kJ/kg/k -1 Nếu tổng hợp Hêli từ (g) liti lượng toả đun sơi nước 00C là: A 4,25.105 kg B 5,7.105 kg C 7,25 105 kg D 9,1.105 kg II YÊU CẦU ĐẠT ĐƯỢC Kiến thức - Định nghĩa PƯHN, đặc tính PƯHN - Hồn thành PƯHN: biết định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Tính lượng toả hay thu vào phản ứng hạt nhân - Nêu phản ứng phân hạch, nhiệt hạch; chế phản ứng phân hạch, nhiệt hạch - Nêu điều kiện xảy phản ứng phân hạch dây chuyền, điều kiện để tạo phản ứng nhiệt hạch - Biết điều kiện để xảy vụ nổ hạt nhân - Hiểu tầm quan trọng lượng hạt nhân - Hiểu ý nghĩa việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân việc biến đổi khí hậu nóng lên tồn cầu - Nêu ưu việt lượng nhiệt hạch Kĩ - Phân tích tượng phân hạch - Vận dụng định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân để cân phản ứng phân hạch - Tổng hợp kiến thức hạt nhân, bước đầu nắm nguyên tắc vận dụng xây dựng nhà máy điện - Giải thích (một cách định tính) phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng - Vận dụng biểu thức làm tập đơn giản nâng cao SGK SBT vật lý 12 Về thái độ - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu vấn đề khoa học Năng lực định hướng hình thành phát triển cho học sinh - Năng lực giải vấn đề, tóm tắt thơng tin liên quan từ nhiều nguồn khác, xác định làm rõ thông tin, ý tưởng - Năng lực tự học, đọc hiểu giải vấn đề - Năng lực tự nghiên cứu, vận dụng lý thuyết - Năng lực trình bày, tính tốn, hợp tác Chuẩn bị Giáo viên: - Chuẩn bị phương pháp dạy học : thực nghiệm, hoạt động nhóm thảo luận, đàm thoại - Chuẩn bị phương tiện dạy học: Video mô phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch Học sinh: + Chuẩn bị kiến thức - Ơn lại định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân (Z, A, động lượng, lượng tồn phần) - Ơn lại lượng cuả phản ứng hạt nhân + Chuẩn bị tài liệu học tập; thí nghiệm, thực hành, dụng cụ học tập: SGK, SBT III THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC - Phân chia thời gian + Tiết 1: Phản ứng hạt nhân + Tiết 2: Phản ứng phân hạch + Tiết 3: Phản ứng nhiệt hạch + Tiết 4: Bài tập vận dụng IV HÌNH THỨC TỔ CHỨC DẠY HỌC + Tổ chức dạy học theo hướng hoạt động nhóm (Chia lớp thành nhóm) sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu, phương pháp phát giải vấn đề Thời lượng dự kiến Các bước Hoạt động Tên hoạt động Khởi động Hoạt động Tạo tình có vấn đề dẫn đến ứng hạt 15 phút nhân, phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch Hình thành Hoạt động kiến thức Hình thành kiến thức phản ứng hạt nhân, phân 30 phút loại định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Luyện tập Hoạt động Hình thành kiến thức chế phản ứng phân 30 phút hạch, chế phản ứng nhiệt hạch Hoạt động Hình thành kiến thức lượng phản ứng 30 phút phân hạch, lượng phản ứng nhiệt hạch Hoạt động Làm câu hỏi, tập vận dụng Vận dụng tìm Hoạt động tịi mở rộng 40 phút Tìm hiểu vai trị lượng phân hạch, 15 phút nhiệt hạch V CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ Câu Hạt nhân sau phân hạch ? A 235 92 U B 238 92 U C D 239 94 Pu Câu Phát biểu sau Sai nói phản ứng phân hạch? A Phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ B Phản ứng phân hạch kích thích phản ứng hạt nhân nặng hấp thụ nơtron chuyển sang trạng thái kích thích, sau vỡ thành hai mảnh nhẹ kèm vài nơtron C Phản ứng phân hạch xảy hạt nhân nặng hấp thụ notrino D phản ứng phân hạch phản ứng toả lượng Câu Chọn phương án Đúng Gọi k số nơtron trung bình cịn lại sau phân hạch, điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy là: A k < B k = Câu Trong phân hạch hạt nhân đúng? C k > 1; 235 92 D k U , gọi k hệ số nhân nơtron Phát biểu sau A Nếu k < phản ứng phân hạch dây chuyền xảy lượng tỏa tăng nhanh B Nếu k > phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì gây nên bùng nổ C Nếu k > phản ứng phân hạch dây chuyền khơng xảy D Nếu k = phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy Câu Hãy chọn câu sai Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền ? A Sau lần phân hạch, số nơtron trung bình giải phóng phải lớn B Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn ( lớn khối lượng tới hạn) để tạo nên phản ứng dây chuyền C Phải làm chậm nơtron D Nhiệt độ phải đưa lên cao Câu Chọn câu Sai Phản ứng phân hạch dây chuyền A phản ứng phân hạch xảy liên tiếp hạt nhân nặng hập thụ nơtron sinh từ phân hạch trước B ln kiểm sốt C xảy số nơtron trung bình nhận sau phân hạch lớn D xảy số nơtron trung bình nhận sau mối phân hạch Câu Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, phần tử sau có đóng góp lượng lớn xảy phản ứng ? A Động nơtron B Động prôtôn C Động mảnh D Động êlectron Câu Để tạo phản ứng hạt nhân có điều khiển cần phải A dùng điều khiển có chứa Bo hay Cd B chế tạo lò phản ứng chứa nước áp suất cao (có vai trị làm chậm nơtron) C tạo nên chu trình lị phản ứng D tạo nhiệt độ cao lò (500oC) Câu Muốn phân hạch U235 phải làm chậm nơtrơn, nơtrơn làm chậm gọi nơtrơn nhiệt A nơtrơn mơi trường có nhiệt độ cao B nơtrôn dễ gặp hạt nhân U235 C nơtrôn chậm dễ U235 hấp thụ D nơtrơn nhiệt có động động trung bình chuyển động nhiệt Câu 10 Trong lò phản ứng hạt nhân, hệ số nhân nơtrơn có trị số : A k = B k < : Nếu lị cần giảm cơng suất C k D k > : Nếu lị cần tăng cơng suất Câu 11 Chọn phát biểu sai A Nhà máy điện nguyên tử chuyển lượng phản ứng hạt nhân thành lượng điện B Phản ứng nhiệt hạc không thải chất phóng xạ làm nhiễm mơi trường C Trong nhà máy điện nguyên tử, phản ứng dây chuyền xảy mức tới hạn D Trong lò phản ứng hạt nhân Urani phải có khối lượng nhỏ khối lượng tới hạn Câu 12 Sự phân hạch hạt nhân urani ( ) hấp thụ nơtron chậm xảy theo nhiều 235 140 94 cách Một cách cho phương trình 92U 0 n 54 Xe38 Sr k ( n) Số nơtron tạo phản ứng A k = B k = Câu 13 Một phản ứng phân hạch urani ( C k = 235 92 D k = 95 U) sinh hạt nhân molipđen ( 42 Mo) 139 lantan ( 57 La) đồng thời có kèm theo số hạt nơtrơn êlectrơn Hỏi có nơtrơn êlectrơn tạo ? Chọn kết kết sau: A Có nơtrơn êlectrơn tạo B Có nơtrơn êlectrơn tạo C Có nơtrơn êlectrơn tạo D Có nơtrơn êlectrơn tạo Câu 14 U235 hấp thụ nơtrôn nhiệt, phân hạch sau vài trình phản ứng dẫn đến kết tạo 235 143 90 thành hạt nhân bền theo phương trình sau: 92U n � 60 Nd 40 Zr xn y yv , x y tương ứng số hạt nơtrôn, êlectrôn phản nơtrinô phát ra, x y bằng: A x ; y B x ; y C x ; y D x ; y Câu 15 Chọn câu sai A Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng B Phản ứng xảy nhiệt độ cao (hàng trăm triệu độ) nên gọi phản ứng nhiệt hạch C Xét lượng toả đơn vị khối lượng phản ứng nhiệt hạch toả lượng lớn nhiều phản ứng phân hạch D Một phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhiều phản ứng phân hạch ... cho hạt nhân C cặp prôtôn-prôtôn D cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron) Câu 6: Giả sử hai hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclôn hạt nhân X lớn số nuclơn hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân. .. phải thực phản ứng lòng mặt trời lịng ngơi Câu 10 Chọn câu sai nói phản ứng phân hạch, nhiệt hạch ? A Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng B Phản ứng xảy nhiệt... luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Tính lượng toả hay thu vào phản ứng hạt nhân - Nêu phản ứng phân hạch, nhiệt hạch; chế phản ứng phân hạch, nhiệt hạch - Nêu điều kiện xảy phản ứng phân hạch