Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 23 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
23
Dung lượng
1,26 MB
Nội dung
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHỦ ĐỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Người thực hiện: Hoàng Thị Loan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2022 MỤC LỤC Nội dung MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Dạng 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân 2.3.2 Dạng 2: Năng lượng phản ứng hạt nhân 2.3.3 Dạng 3: Bài tốn liên quan đến phản ứng hạt nhân kích thích 2.3.3.1 Trường hợp 1: Hai hạt bay theo phương vng góc 2.3.3.2 Trường hợp 2: Một hai hạt bay theo phương vng góc với hạt tương tác 2.3.3.3 Trường hợp 3: Hai hạt sinh có véctơ vận tốc 2.3.3.4 Trường hợp 4: Hai hạt sinh giống nhau, có động 2.3.3.5 Trường hợp 5: Phóng xạ 2.3.3.6 Trường hợp tổng qt: Dùng để tính góc phương chuyển động hạt 2.3.4 Bài tập trắc nghiệm tự luyện 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Trang 1 3 7 10 11 11 14 18 18 18 18 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Phản ứng hạt nhân ứng dụng sản xuất điện (nhà máy điện nguyên tử), y học (chữa ung thư) hay hóa học (tạo nguyên tố nhân tạo) Bài tập phản ứng hạt nhân dạng tập khó chương VII: “Hạt nhân nguyên tử” thuộc chương trình vật lý khối 12, chiếm phần đề thi THPT Do vậy, việc trang bị cho học sinh kiến thức thật đầy đủ lại ngắn gọn, dễ hiểu, dễ nhớ phương pháp giải dạng phản ứng hạt nhân để đẩy nhanh tốc độ làm bài, cho kết xác cần thiết - Dựa kinh nghiệm đúc rút trình giảng dạy q trình ơn luyện cho học sinh lớp 12 thi đại học, năm học 2021 – 2022 này, mạnh dạn nghiên cứu áp dụng đề tài: “Hướng dẫn giải tập Vật lí 12, chủ đề phản ứng hạt nhân cho học sinh lớp 12 ” Đó lý để tơi thực đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh nắm khái niệm, đặc trưng, ứng dụng thực tế phản ứng hạt nhân, phân loại dạng tập chủ đề phản ứng hạt nhân, hiểu đặc trưng riêng dạng, hệ thống hóa kiến thức học, đưa phương pháp giải chung tổng quát cho dạng, xây dựng công thức tổng quát để HS vận dụng làm trắc nghiệm nhanh từ tạo điều kiện thuận lợi việc học tập, ôn thi THPTQG phần Vật lí hạt nhân 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Trong nội dung giới hạn đề tài, nghiên cứu việc phân tập phản ứng hạt nhân thành dạng, từ đưa phương pháp giải công thức tống quát cho dạng cụ thể 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết - Nghiên cứu chương trình vật lí trung học phổ thơng, bao gồm sách giáo khoa vật lý 12, sách tập, số sách tham khảo vật lí 12 phần hạt nhân nguyên tử NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Phản ứng hạt nhân trình vật lý, xảy tương tác mạnh hạt nhân tương tác với hạt nhân khác với nucleon, photon hạt nhân bay vào vùng tương tác hạt nhân với lượng đủ lớn làm phân bố lại động lượng, moment động lượng, spin, chẵn lẻ Nếu lượng không đủ lớn làm lệch hướng hai hạt nhân, q trình gọi tán xạ hạt nhân Chính nhờ phản ứng hạt nhân mà người ngày hiểu biết sâu sắc cấu trúc vi mơ giới vật chất Q trình hai hạt tương tác với tạo thành hai hạt nhân mơ tả dạng phương trình phản ứng hạt nhân sau: a +A→ B+ b Về nguyên tắc phản ứng liên quan đến nhiều hai hạt va chạm xác suất xảy kiện thấp nên thơng thường xét đến tương tác hai hạt nhân với 2.1.2 Phân loại phản ứng hạt nhân: có loại - Phản ứng hạt nhân tự phát xảy hạt nhân tự phân rã biến thành hạt nhân khác Q trình phóng xạ phản ứng hạt nhân tự phát - Phản ứng hạt nhân kích thích xảy hạt nhân tương tác dẫn đến tạo thành hạt nhân khác Các phản ứng hạt nhân nhân tạo thường xảy theo hướng 2.1.3 Năng lượng phản ứng hạt nhân: Khi xảy phản ứng hạt nhân, điều đặc biệt tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng khác với tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành sau phản ứng (Khơng có định luật bảo tồn khối lượng nghỉ phản ứng hạt nhân) nên xảy phản ứng hạt nhân ln có chênh lệch khối lượng nghỉ Năng lượng tương ứng với độ chênh lệch khối lượng nghỉ gọi lượng phản ứng hạt nhân 2.1.4 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Định luật bảo toàn số khối (Định luật bảo tồn số nuclơn) - Định luật bảo tồn điện tích (Định luật bảo tồn ngun tử số) - Định luật bảo toàn lượng toàn phần - Định luật bảo toàn động lượng Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân khơng có định luật bảo toàn sau đây: - Định luật bảo toàn khối lượng - Định luật bảo tồn số prơtơn (Mặc dù số lớn trường hợp số prơtơn trước sau phản ứng có vài trường hợp điều khơng - dù số Z bảo tồn - nên ta khơng thể nói "số prơtơn bảo tồn" Điều thấy rõ ta xét phản ứng phóng xạ bêta) - Định luật bảo tồn số nơtrơn (Lý tương tự trên) - Định luật bảo toàn động 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Trước vận dụng phương pháp phân loại tập đa số học sinh nhớ tới đâu làm tới đó, khó hệ thống kiến thức, học trước quên sau Đối với số tập giải tự luận để đến kết cuối dài, nhiều thời gian nên học sinh không đủ thời gian để làm - Kết kiểm tra phần phản ứng hạt nhân trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm, tỉ lệ học sinh đạt sau: Lớp Giỏi (%) Khá (%) TB (%) Yếu, (%) 12C4 35,5 25,8 20,6 18,1 12C5 30,4 27,7 25,4 16,5 12C8 37,2 21,6 27,7 13,5 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề - Để khắc phục khó khăn học sinh, phân loại tập phản ứng hạt nhân thành dạng đưa phương pháp giải cho dạng cụ thể 2.3.1 Dạng 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân A1 A A2 B A3 X A44Y Z Z Z Phương trình phản ứng hạt nhân: Z Xác định tên hạt nhân cách dựa vào hai định luật bảo tồn điện tích bảo toàn số khối: A1 A A A Z1 Z Z3 Z4 Ví dụ 1: Cho hạt prơtơn bắn vào hạt nhân Be đứng yên, người ta thấy hạt tạo thành gồm He hạt nhân X Hạt nhân X có cấu tạo gồm A prôtôn nơtrôn B prôtôn nơtrôn C prôtôn nơtrôn D prôtôn nơtrôn Lời giải: He Z X Phương trình phản ứng hạt nhân: p Be Áp dụng định luật bảo tồn điện tích: Z Z Áp dụng định luật bảo toàn số khối: A A A 6 Vậy hạt nhân X có kí hiệu X , X hạt nhân Li Hạt nhân X có prơtơn (6 3) nơtrôn Chọn A Z1 B X , X Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân Z B A hạt B hạt C hạt Lời giải: Bảo tồn điện tích: Z Z ZX ZX A A D hạt phơtơn Bảo tồn số khối: A A A X A X X 1 Chọn C Ví dụ 3: Urani 238 sau loạt phóng xạ α biến thành chì Phương trình phản ứng là: 92 U A y = 238 206 82 Pb x 42 He y 01 y có giá trị B y = C y = Lời giải: Bảo tồn điện tích số khối, ta hệ phương trình: D y = 4x 0.y 238 206 32 x x 2x ( 1).y 92 82 10 2x y 10 y Chọn C 42 Mo Ví dụ 4: Trong phản ứng sau đây: n 92 U A Electrôn B Prôtôn C Hêli Lời giải: 235 95 139 57 La 2X 7 Hạt X D Nơtrơn Điện tích số khối tia hạt lại phản ứng: n; 1 42 Mo 57 La 2X 1 Phương trình phản ứng là: n 92 U Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối ta được: hạt X có 235 95 139 2Z 92 42 57 7(1) Z X 2A 235 95 139 7.0 Z n Chọn D Ví dụ 5: Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β - hạt nhân 232 90 Th biến đổi thành hạt nhân 208 82 Pb ? A lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- B lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- C lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- D lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- Lời giải: 82 Pb x He y 1 Phương trình phản ứng: 90Th Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối, ta được: 232 208 4x 0.y 232 208 24 x x 2x (1).y 90 82 2x y y Vậy có hạt hạt Chọn D 2.3.2 Dạng 2: Năng lượng phản ứng hạt nhân A1 A A2 B A3 X A44Y Z Z Z Phương trình phản ứng hạt nhân: Z Năng lượng phản ứng hạt nhân tính theo năm cách sau: Cách 1: Khi cho biết khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: E m truoc c2 msau c2 Cách 2: Khi cho biết độ hụt khối hạt trước sau phản ứng: E m sau c2 m truoc c Cách 3: Khi cho biết lượng liên kết hạt nhân trước sau phản ứng E WLKsau WLKtruoc Cách 4: Khi cho biết lượng liên kết riêng hạt nhân trước sau phản ứng E (A)sau (A)truoc Cách 5: Khi cho biết động hạt trước sau phản ứng: E K sau K truoc + Nếu E : phản ứng tỏa lượng + Nếu E : phản ứng thu lượng 126 C n , khối lượng hạt Ví dụ 6: Cho phản ứng hạt nhân Be tham gia tạo thành phản ứng m 4, 0015u; m Be 9, 0122 u; m C 12, 0000 u; m n 1, 0087u 1u 931,5MeV / c Phản ứng hạt nhân A thu vào 4,66 MeV C thu vào 6,46 MeV B tỏa 4,66 MeV D tỏa 6,46 MeV Lời giải: 126 C n Phương trình phản ứng: Be Năng lượng phản ứng: E (mBe m m C m n )c E (9, 0122 4, 0015 12, 0000 1, 0087).931,5 E 4, 66MeV phản ứng hạt nhân tỏa lượng Chọn B 27 30 15 P n , khối lượng hạt Ví dụ 7: Cho phản ứng hạt nhân 13 Al tham gia tạo thành m 4, 0016u; m Al 26,9743u; m P 29,9701u; m n 1, 0087u ; Phản ứng hạt nhân A thu vào 2,7 MeV C thu vào 4,3 MeV phản ứng 1u 931,5MeV / c B tỏa 2,7 MeV D tỏa 4,3 MeV Lời giải: 30 15 P n Phương trình phản ứng: Al 27 13 Năng lượng phản ứng: E (m Al m mP mn )c E (26,9743 4, 0016 29,9701 1, 0087).931,5 E 2, 7MeV phản ứng hạt nhân thu lượng Chọn A Ví dụ 8: [Trích đề thi THPT QG năm 2009] Cho phản ứng hạt nhân: T 21 D 24 He X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He 0,009106u; 0,002491u; 0,030382u 1u 931,5MeV / c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ A 21,076 MeV B 200,025 MeV C 17,498 MeV D 15,017 MeV Lời giải: Bảo tồn điện tích số khối, suy phương trình phản ứng X nơtrơn: T 21 D 24 He 01 n Năng lượng phản ứng: E ( m He m D mT )c E (0, 030382 0, 002491 0, 009106).931,5 E 17, 498MeV Chọn C 38 Sr 54 Xe 2n Ví dụ 9: Cho phản ứng hạt nhân 92 U n Biết lượng liên kết riêng hạt nhân phản ứng: U 7,59 MeV; Sr 8,59 MeV Xe 8,29 MeV Năng lượng tỏa phản ứng A 148,4 MeV B 144,8 MeV C 418,4 MeV D 184,4 MeV Lời giải: 235 Phương trình phản ứng: 235 92 94 140 140 U n 94 38 Sr 54 Xe 2n Năng lượng phản ứng: E ASr Sr A Xe Xe A U U E 94.8,59 140.8, 29 235.7,59 E 184, 4MeV Chọn D Ví dụ 10: Dùng hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên, làm xảy phản 15 P n Cho độ hụt khối hạt α 0,030382u; ứng hạt nhân 13 Al lượng liên kết hạt nhân Al 225,05 MeV; lượng liên kết riêng hạt nhân P 8,35 MeV Phản ứng hạt nhân A thu vào 2,85 MeV B tỏa 2,85 MeV C thu vào 3,27 MeV D tỏa 3,27 MeV Lời giải: 27 Phương trình phản ứng: 30 27 13 Al 30 15 P n E A E m c p p Al Năng lượng phản ứng: E (30.8,35 225, 05 0, 030382).931,5 E 2,85MeV phản ứng thu lượng Chọn A Ví dụ 11: Tìm lượng toả hạt nhân urani 234 92 U phóng xạ tia 230 tạo thành đồng vị thori 90 Th Cho lượng liên kết riêng hạt 7,10 MeV; 234U 7,63 MeV; 230Th 7,70 MeV A 19,38 MeV B 13,98 MeV C 18,84 MeV D 14,88 MeV Lời giải: Phương trình phản ứng: 234 92 U 23090Th 24 Năng lượng tỏa phản ứng: E A Th Th A A U U E 230.7, 70 4.7,10 234.7, 63 13,98 MeV Chọn B Ví dụ 12: Phản ứng hạt nhân nhân tạo hai hạt A B tạo hai hạt C D Biết tổng động hạt trước phản ứng 10 MeV, tổng động hạt sau phản ứng 15 MeV Xác định lượng tỏa hay thu vào phản ứng? A thu lượng MeV B tỏa lượng 15 MeV C tỏa lượng MeV D thu lượng 10 MeV Lời giải: Phương trình phản ứng: A + B C+D C D A B Năng lượng phản ứng: E 5MeV phản ứng tỏa lượng Chọn C E K K K K 15 10 MeV 2.3.3 Dạng 3: Bài tốn liên quan đến phản ứng hạt nhân kích thích - Dùng hạt nhẹ A (gọi đạn) bắn phá hạt nhân B đứng yên (gọi bia): A + B C + D (nếu bỏ qua xạ gama) 16 14 N 8 O 11 H 2 4 30 27 Al 15 P 10 n 13 - Đạn thường dùng hạt phóng xạ, ví dụ: - Để tìm động năng, vận tốc hạt dựa vào hai định luật bảo toàn động r r r p A p C p D E m A m B m C m D c K C K D K A lượng bảo toàn lượng: p2 K p 2m.K 2.m - Hệ thức động lượng động vật: hay 2.3.3.1 Trường hợp 1: Hai hạt bay theo phương vuông góc * E K K K1 * p12 p32 p 24 m1K1 m3K m K Ví dụ 13: Hạt nhân α có động 5,3 (MeV) bắn phá hạt nhân Be đứng yên Be n X gây phản ứng: Hai hạt sinh có phương vectơ vận tốc vng góc với Cho biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng 5,6791 MeV, khối lượng hạt: mα = 3,968mn; mx = l,8965mn Động hạt X A 0,92 MeV B 0,95 MeV C 0,84 MeV D 0,75 MeV Lời giải: Vì hai hạt sinh chuyển động vng góc với nên: m n K n m X K X m K m n K n m X K X m K m n K n 11,8965m n K X 3,968m n 5,3 E K n K X K 5, 6791 K n K X 5,3 K X 0,92 MeV Chọn A 2.3.3.2 Trường hợp 2: Mộtrtrong hai hạt bay theo phương vng góc với hạt tương tác p4 r p1 * E K K K * p 24 p12 p 32 m K m1K1 m 3K r p3 Ví dụ 14: Người ta dùng prôtôn bắn phá hạt nhân Bêri sinh Hêli X Biết proton có động Be đứng yên Hai hạt K p 5, 45MeV Hạt Hêli có vận tốc vng góc với vận tốc hạt prơtơn có động K He 4MeV Cho độ lớn khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X bằng: A 6,225 MeV B 1,225 MeV C 4,125 MeV D 3,575 MeV Lời giải: Ta có phương trình phản ứng p Be 2 X Bảo toàn động lượng p 2X p 2p p2 6.K X K p 4.K Động hạt nhân X là: K X 3,575 MeV Chọn D Ví dụ 15: [Trích đề thi THPT QG năm 2013] Dùng hạt α có động 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14 N đứng yên gây phản ứng N p O 14 1 17 Hạt prôtôn bay theo phương vng góc với phương bay tới hạt α Cho khối lượng hạt nhân: m α = 4,0015u; mp=1,0073u; mN14=13,9992u; mO17=16,9947u; 1u = 931,5 MeV/c2 Động hạt nhân 17 O A 6,145 MeV B 2,214 MeV C 1,345 MeV Lời giải: 14 11 p 178 O Phương trình phản ứng: N D 2,075 MeV uur uu r uur p pp pO Bảo toàn động lượng: Do hạt p bay vng góc với hạt nên: pO2 p2 pp2 mO K O m K m p K p (do p2 = 2mK) 16,9947u.K O 4, 0015u.7, 1, 0073u.K p 16,9947K O 1, 0073K p 30,81155 (1) Bảo toàn lượng toàn phần: K K N (m m N )c K p K O (m p m O )c 7, (4, 0015 13,9992).931,5 K p K O (1, 0073 16,9947).931, K p K O 6, 48905 Từ (1) (2), ta được: (2) K O 2, 075MeV; K p 4, 414MeV Chọn D 2.3.3.3 Trường hợp 3: Hai hạt sinh có véctơ vận tốc * E K K K1 * K m3 K m4 * m1v1 m3 v3 m v Ví dụ 16: Hạt nhân hiđrơ bắn phá hạt nhân Li đứng yên gây phản ứng: 1 H 37 Li 2.X Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng 17 MeV, hai hạt nhân X có véctơ vận tốc không sinh xạ γ Cho biết khối lượng: m X = 3,97.mp Động hạt X A 18,2372 MeV B 13,6779 MeV C 1,225 MeV D 9,11865 MeV Lời giải: X H Ta có: Mặt khác: hạt X có vectơ vận tốc nên: pH p X pH2 p X2 mH K H 4mX K X E 17 MeV K K mH K H 4.3,97 mH K X K H 15,88 K X Từ (1) (2) ta được: KX = 1,225 MeV 2 Chọn C Ví dụ 17: Bắn hạt nhân α có động 18 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên ta Op có phản ứng N Biết hạt nhân sinh véctơ vận tốc Cho mα = 4,0015u; mp=1,0072u; m =13,9992u; m =16,9947u; cho u = 931 MeV/c2 Động hạt prôtôn sinh có giá trị A 0,111 MeV B 0,555 MeV C 0,333 MeV D 0,938 MeV Lời giải: 14 17 N 8O p Phương trình phản ứng: 14 17 N Ta có: KO O K m m v2 m O v 2O vO vp p p ; Kp p p K O m O 17 (1) 2 mà K (m m N )c K O K p (mO m p )c Bảo toàn lượng toàn phần: K O K p K (m m N m O m p )c 18 1,1172 K O K p 16,8828MeV Từ (1) (2), suy ra: K p 0,9379MeV Ví dụ 18: Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ 17 14 Ni 8 O 1 H 14 Chọn D N đứng yên, xảy phản ứng hạt nhân: Biết hai hạt sinh có véc tơ vận tốc Tổng lượng nghỉ trước nhỏ tổng lượng nghỉ sau 1,21 MeV Cho khối lượng hạt nhân số khối Tính động α A 1,56 MeV B 2,55 MeV C 0,55 MeV D 1,51 MeV Lời giải: E 1, 21 MeV K O K H K 1 Ta có: K O mH O H có vectơ vận tốc nên: K H mO 17 17 1 Mặt khác: hạt Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m vO vH v m v mO mH vO mO mH KO m 1 17 mO vO2 mO m v2 K 2 81 mO mH 2 KH m 1 mH vH2 mH m v2 K 2 81 mO mH 3 Ta có: Và: Thay (2) (3) vào (1), ta được: K 1,56 MeV Chọn A 2.3.3.4 Trường hợp 4: Hai hạt sinh giống nhau, có động * E 2K K1 2K K1 * p1 2p3 cos 2p cos 2 Ví dụ 19: Dùng hạt prơtơn có động Wđ 1, 2MeV bắn vào hạt nhân Li m 1, 0073u m Li 7, 0144u đứng yên thu hạt có tốc độ Cho p ; ; m 4, 0015u 1u 931, MeV c Góc tạo phương bay hạt prơtơn hạt là: A 64,80 B 78, 40 C 84,85 D 68, 40 Lời giải: Năng lượng tỏa phản ứng: E (m p m Li 2.m X ).931,5 17, 42 MeV 2.K X K p E K X Ta có: cos pp 2.p E K p cos 9,31 MeV 1, 84,85 4.4.9, 31 10 Chọn C Ví dụ 20: Một hạt nhân nguyên tử hiđrô chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân nguyên tử Li đứng yên bị hạt nhân Liti bắt giữ Sau va chạm xuất hai hạt bay giá trị vận tốc v Quỹ đạo hai hạt đối xứng với hợp với đường nối dài quỹ đạo hạt prơtơn góc 80 m 1, 007u m He 4, 000u m Li 7, 000u Tính vận tốc v nguyên tử hiđrô? ( p ; ; ; 27 u 1, 66055.10 kg ) 7 B 2.10 m s C 1,56.10 m s Lời giải: Ta có lượng tỏa thu vào phản ứng: A 2, 4.10 m s D 1,8.10 m s E m p m Li 2.m 931,5 6,5205 MeV Mặt khác: 2.K K p E 6,5205 cos800 Ta lại có: K p 4.K 0,12 Từ (1) (2) pp 2.p p p p (1) 0,12 (2) K 4, 29 MeV ; K p 2, 06 MeV MeV K p 2, 06 MeV 1.931,5 v v 2.107 m s c Vận tốc prôtôn là: Chọn B 2.3.3.5 Trường hợp 5: Phóng xạ (hạt mẹ đứng yên, vỡ thành hạt con) * E K K * K v3 m K v m3 210 Ví dụ 21: Hạt nhân 84 Po đứng yên phóng xạ sinh hạt nhân X Biết phản ứng giải phóng lượng 2,6 MeV Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Động hạt là: A 2,75 MeV B 3,5 MeV C 2,15 MeV D 2,55 MeV Lời giải: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p Pb p p Pb p 2 m K m Pb K Pb 4.K 206.K Pb K K Pb 2, MeV K 2,55MeV; K Pb 0, 05 MeV 11 Chọn D 210 84 Po đứng yên phân rã biến đổi thành hạt 206 206 nhân 82 Pb Coi khối lượng hạt nhân 82 Pb xấp xỉ số khối Ví dụ 22: Hạt nhân chúng (theo đơn vị u) Sau phân rã, tỉ số động hạt nhân Pb hạt A 103:4 B 4:103 C 2:103 D 103:2 Lời giải: 210 206 Po 42 82 Pb Phương trình phản ứng: 84 Áp dụng bảo tồn động lượng: p pp p2 pPb m K m Pb K Pb K m Pb K m Pb 206 103 Chọn C 2.3.3.6 Trường hợp tổng qt: dùng để tính góc phương chuyển động hạt * E K K K1 * p 24 p12 p32 2p1p3 cos 1 * p12 p32 p 42 2p3p cos Chú ý: Khi tính vận tốc hạt thì: 1MeV 1, 6.10 J 13 - Động hạt phải đổi đơn vị J (Jun) 1u 1, 66055.1027 kg - Khối lượng hạt phải đổi kg Ví dụ 23: Dùng p có động K1 bắn vào hạt nhân Be yên gây phản ứng: p 94 Be 36 Li Phản ứng tỏa lượng W 2,1 MeV Hạt nhân Li hạt bay với động K 3,58 MeV K MeV Tính góc hướng chuyển động hạt hạt p? (lấy gần khối lượng hạt nhân, tính theo đơn vị u, số khối) 0 0 A 45 B 90 C 75 D 120 Lời giải: K K K1 W K1 5, 48 MeV K p Ta có: Li 12 cos p 2 p p2 p 2Li 2.p p p 4.K K p 6.K Li 4.K K p 0 90 Chọn B 23 Ví dụ 24: Dùng proton có động 5,58 MeV bắn phá hạt nhân 11 Na đứng yên sinh hạt hạt nhân X không kèm theo xạ Biết lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành, động hạt 6,6 MeV động hạt X 2,648 MeV Cho khối lượng hạt tính theo u số khối Góc tạo hướng chuyển động hạt hướng chuyển động hạt proton A 1470 B 1480 C 1500 D 1200 Lời giải: Phương trình phản ứng: 23 20 p 11 Na 2 10 X Góc tạo hướng chuyển động hạt hướng chuyển động hạt proton là: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: r r r pp p p X (hình vẽ) p p p 2p p p cos X cos p p 2 p 2p p X2 2p p p r p r pp r pX m K mp K p mX K X m K mp K p 4.6, 1.5,58 20.2, 648 0,864 4.6, 6.1.5,58 150 Chọn C Ví dụ 25: Hạt nơtrơn có động MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, gây phản ứng hạt nhân tạo thành hạt α hạt T Các hạt α T bay theo hướng hợp với hướng tới hạt nơtrơn góc tương ứng 15 30 Bỏ qua xạ γ Phản ứng thu hay tỏa lượng? (cho tỷ số khối lượng hạt nhân tỷ số số khối chúng) A 17,4 MeV B 0,5 MeV C -1,3 MeV D -1,66 MeV Lời giải: p pn pT Ta có: sin 30 sin 45 sin15 13 m v m v m v n n T T sin 30 sin 45 sin15 m K mn Kn m K 2 T2 T sin 30 sin 45 sin 15 K 0, 25MeV K T 0, 09MeV Năng lượng phản ứng: E K K T K n 1, 66MeV phản ứng thu lượng Chọn D Ví dụ 26: [Trích đề thi THPT QG năm 2018] Dùng hạt α có động 5,00 14 14 X 11 H MeV bắn vào hạt nhân N đứng yên gây phản ứng: He N Phản ứng thu lượng 1,21 MeV không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệch với hướng chuyển động hạt α góc lớn động hạt H có giá trị gần với giá trị sau đây? A 2,75 MeV B 2,58 MeV C 2,96 MeV D 2,43 MeV Lời giải: Năng lượng phản ứng thu lượng: E K H K X K He 1, 21 K H 5, 00 1, 21 K X 3, 79 K X Bảo toàn động lượng: uuu r uur uur p He p X p H p 2X p 2He p 2H 17K X 20 3, 79 K X cos 2p X p He 17K X 20 18K X 16, 21 85 K X 18 K X 16, 21 KX 85 2 18.16, 21 85 Dấu ”=” xảy 18Kx = 16,21 K X 0,9005MeV K H 2,8895MeV Chọn C 2.3.4 Bài tập trắc nghiệm tự luyện 19 16 F p O X , hạt nhân X hạt sau Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân đây? A B C D n 14 Câu 2: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng yên phân rã thành hạt nhân B hạt có khối lượng m B m , có vận tốc v B v , Kết luận hướng trị số vận tốc hạt sau phản ứng là: A Cùng phương, 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, chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng Câu 3: Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng A khối lượng hạt ban đầu nhỏ khối lượng hạt tạo thành B độ hụt khối hạt ban đầu nhỏ độ hụt khối hạt tạo thành C lượng liên kết hạt ban đầu lớn hạt tạo thành D lượng liên kết riêng hạt ban đầu lớn hạt tạo thành Câu 4: Cho phản ứng hạt nhân: A B C D Nhận định sau đúng? A Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B có động lớn B Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân tỏa lượng C Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B khơng có động D Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân thu lượng Câu 5: Một hạt bắn vào hạt nhân 27 13 Al tạo nơtron hạt X Cho: m 4, 0016u m n 1, 00866u m Al 26,9744u m X 29,9701u lu 931, MeV c ; ; ; ; Các hạt nơtron X có động MeV 1,8 MeV Động hạt là: A 3,23 MeV B 5,8 MeV C 7,8 MeV D 8,37 MeV Câu 6: Phản ứng Li n T He tỏa lượng 4,8 MeV Nếu ban đầu động hạt khơng đáng kể sau phản ứng động hạt T He lần lượt: (Lấy khối lượng hạt sau phản ứng mT 3u ; m 4u ) A K T 2, 46 MeV, K 2,34 MeV B K T 3,14 MeV, K 1,66 MeV C K T 2, 20 MeV, K 2, 60 MeV D K T 2, 74 MeV, K 2, 06 MeV 15 Câu 7: Cho phản ứng hạt nhân nhân m Ar 36,956889u 37 17 37 Cl p 18 Ar n , khối lượng hạt m n 1,008670u m Cl 36,956563u , , , m p 1,007276u 1u 931,5 MeV c , Năng lượng mà phản ứng tỏa thu vào bao nhiêu? A Toả 1,60132 MeV B Thu vào 1,60218 MeV 19 C Toả 2,562112.10 J 19 D Thu vào 2,562112.10 J Câu 8: Biết khối lượng m 4, 0015u ; m p 1, 0073u ; m n 1, 0087u ; 1u 931,5MeV Năng lượng tối thiểu tỏa tổng hợp 22,4 l khí hêli (ở đktc) từ nuclôn là: 25 26 A 2,5.10 MeV B 1, 71.10 MeV 24 C 1, 41.10 MeV 27 D 1,11.10 MeV Câu 9: Cho phản ứng hạt nhân: p Li 2 17,3MeV Khi tạo thành lg Hêli lượng tỏa từ phản ứng 23 23 A 13, 02.10 MeV B 8, 68.10 MeV 23 C 26, 04.10 MeV 23 D 34, 72.10 MeV 230 234 Th Câu 10: Một hạt nhân 92 U phóng xạ thành đồng vị 90 Cho 234 230 U 92 90 lượng liên kết hạt: hạt 28,4 MeV; 1785,42 MeV; Th 1771 MeV Một phản ứng tỏa hay thu lượng A Thu lượng 5,915 MeV B Toả lượng 13,002 MeV C Thu lượng 13,002 MeV D Toả lượng 13,98 MeV Câu 11: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ biến thành hạt nhân Y Gọi m1 v m , v , K1 K tương ứng khối lượng, tốc độ, động hạt hạt nhân Y Hệ thức sau đúng? v1 m1 K1 v m K1 v m K v m K2 2 1 A B v1 m K1 v m K2 C v1 m K v m K1 D Câu 12: Hạt động K 3,1 MeV đập vào hạt nhân nhôm gây 27 30 phản ứng: 13 Al 15 P n , khối lượng hạt nhân m 4, 0015u , 16 m Al 26,97435u , m P 29,97005u , , m n 1, 008670u u 931,5 MeV c Giả sử hai hạt sinh có vận tốc Động hạt n là: A 8,9367 MeV B 9,2367 MeV C 8,8716 MeV D 0,013 MeV m Câu 13: Bắn hạt prơtơn có khối lượng P vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X giống hệt có khối lượng m X bay có độ lớn vận tốc hợp với phương ban đầu prôtôn góc 45 Tỉ số độ lớn vận tốc hạt X hạt prôtôn là: mp mx mp m x A B m 2m x m m C p x D p Câu 14: Người ta tạo phản ứng hạt nhân cách dùng hạt prơtơn có động 23 MeV bắn vào hạt nhân 11 Na đứng yên Hai hạt sinh X Phản ứng tỏa lượng 2,4 MeV Giả sử hạt bắn theo hướng vng góc với hướng bay hạt prơtơn Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị gần số khối chúng Động hạt là: A 1,96 MeV B 1,75 MeV C 4,375 MeV D 2,04 MeV Câu 15: Hạt prôtôn có động 5,48 MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng hạt nhân, sau phản ứng thu hạt nhân Li hạt X Biết hạt X bay với động MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt prôtôn tới (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Vận tốc hạt nhân Li là: A C 0,824.106 m s 8,3.10 m s B D 1, 07.106 m s 10, 7.10 m s Câu 16: Một hạt nhân D có động MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên tạo phản ứng: H Li 2.2 He Biết vận tốc hai hạt sinh hợp với góc 157 Lấy tỉ số hai khối lượng tỉ số hai số khối Năng lượng tỏa phản ứng là: A 18,6 MeV B 22,4 MeV C 21,2 MeV D 24,3 MeV Câu 17: Hạt có động MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên, gây phản ứng tạo thành hạt C12 hạt nơtron Hai hạt sinh có vectơ vận tốc hợp với góc 80 Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,6 MeV Coi khối lượng hạt nhân số khối theo đơn vị u Động hạt nhân C 17 A MeV C MeV B 0,589 MeV D 2,5 MeV Câu 18: Dùng chùm proton bắn phá hạt nhân Li đứng yên tạo hạt nhân X giống có động W bay theo hai hướng hợp với góc khơng sinh tia gama Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng chuyển nhiều tổng lượng nghỉ hạt tạo 2W thành Coi khối lượng hạt nhân đo đơn vị khối lượng nguyên tử gần số khối A cos B cos 5 cos 6 C D Câu 19: Hạt nhân U234 đứng yên phóng xạ hạt α theo phương trình: 12 234 230 Uα Th Biết lượng tỏa phản ứng 2, 2.10 J chuyển hết thành động hạt tạo thành Cho khối lượng hạt: cos m α =4,0015u, m Th =229,9737u, 1u=1,6605.10-27 kg Tốc độ hạt anpha là: A 0,256.10 m/s C 0,084 m/s B 0,255.10 m/s D 0,257.10 m/s Câu 20: Bắn phá prôtôn vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng hạt nhân sinh hai hạt nhân X giống có tốc độ Biết tốc độ prôtôn lần tốc độ hạt nhân X Coi khối lượng hạt nhân số khối theo đơn vị u Góc tạo phương chuyển động hai hạt X A 600 B 900 C 1200 D 1500 Đáp án trắc nghiệm luyện tập Câu Câu Câu Câu Câu Câu Câu Câu Câu Câu 10 A B B B D D B B A D Câu 11 Câu 12 Câu 13 Câu 14 Câu 15 Câu 16 Câu 17 Câu 18 Câu 19 Câu 20 C D D C C C B D B C 18 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Từ sau phân loại tập đưa phương pháp giải cho loại, kết hợp với dùng công thức tắt số tổng quát sử dụng máy tính cầm tay để giải nhanh tập phản ứng hạt nhân, học sinh hứng thú học phần hẳn kết cao mong đợi Tỷ lệ học sinh học tập đạt kết trung bình kiểm tra chương là: Lớp Giỏi (%) Khá (%) TB (%) Yếu, (%) 12C4 42,2 28,6 18,7 10,5 12C5 39,6 30,5 17,6 12,3 12C8 41,3 29,6 17,4 11,7 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua trình giảng dạy thực tế trường THPT Hàm Rồng tơi nhận thấy: Đa số học sinh có tư tổng hợp tốt, lực học tầm nhận thức nhanh… nên để áp dụng sáng kiến vào thực tiễn đạt kết cao giáo viên nên làm số cơng việc sau - Thứ nhất: Ngồi việc truyền thụ kiến thức giáo khoa, giáo viên cần phân loại dạng tập rõ loại tập có đặc trưng cần ghi nhớ - Thứ hai : cần cung cấp thêm cho em số kiến thức toán học hệ thức lượng tam giác, định lý hàm sin, hàm cos… rèn luyện cho em kỹ tính tốn - Thứ 3: Ngồi tập SGK giáo viên đề cương ôn tập để em ôn luyện thêm Với việc làm thân giảng dạy phần thu kết tốt như: Phần đông học sinh nắm tổng quan dạng tập phản ứng hạt nhân thường gặp hiểu dạng tập đặc trưng chúng, để từ vận dụng kiến thức vào thi cử đạt kết cao 3.2 Kiến nghị - Đối với Sở GD: + Bằng kênh thông tin, Sở GD đưa SKKN hay trường phổ thông để GV biết, vận dụng vào giảng dạy đạt hiệu tốt + Tăng cường bổ sung sở vật chất, đồ dùng thí nghiệm cho nhà trường để học sinh yêu thích học mơn vật lí nhiều - Đối với nhà trường: Cần tạo điều kiện tốt để học sinh giáo viên học tập giảng dạy đạt kết cao 19 - Đối với tổ chuyên môn: + Tăng cường vận dụng đổi phương pháp dạy học vào giảng dạy + Tăng cường việc học tập, nghiên cứu, trao đổi, thảo luận vấn đề hay khó buổi họp tổ chuyên mơn - Đối với học sinh: Khuyến khích học sinh tham gia tìm tịi vào việc tháo gỡ khúc mắc q trình học tập ơn thi THPTQG Trên kinh nghiệm giảng dạy mà tơi đúc kết đồng thời có sử dụng số tài liệu đồng nghiệp, giới hạn đề tài nên phần ví dụ minh họa tơi lấy ví dụ đặc trưng Bản thân tơi kinh nghiệm cịn có hạn nên chắn cịn nhiều hạn chế, thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến Q thầy bạn bè đồng nghiệp để sáng kiến kinh nghiệm có ích việc truyền thụ tri thức cho học sinh Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 18 tháng năm 2022 ĐƠN VỊ CAM KẾT KHÔNG COPY (Tác giả ký ghi rõ họ tên) Hoàng Thị Loan 20 *Tài liệu tham khảo [1] Sách giáo khoa vật lý 12 [2] Tham khảo số tài liệu mạng internet - Nguồn: http://dethi.violet.vn DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Hoàng Thị Loan Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Hàm Rồng TT Tên đề tài SKKN Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Phân loại phương pháp giải tập chương I: “Dao động điều hịa” Vật lí 12 Sở GD&ĐT Năm học đánh giá xếp loại Phân loại phương pháp giải tập chương II: “Sóng cơ” Vật lí 12 Phân loại phương pháp giải tập chương III: “Dịng điện xoay chiều” Vật lí 12 B 2012 – 2013 Sở GD&ĐT C 2014 – 2015 Sở GD&ĐT C 2016 – 2017 21 ... Phân loại phương pháp giải tập chương I: “Dao động điều hịa” V? ??t lí 12 Sở GD&ĐT Năm học ? ?ánh giá xếp loại Phân loại phương pháp giải tập chương II: ? ?Sóng cơ” V? ??t lí 12 Phân loại phương pháp giải. .. cứu chương trình v? ??t lí trung học phổ thông, bao gồm sách giáo khoa v? ??t lý 12, sách tập, số sách tham khảo v? ??t lí 12 phần hạt nhân nguyên tử NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng. .. trường phổ thông để GV biết, v? ??n dụng v? ?o giảng dạy đạt hiệu tốt + Tăng cường bổ sung sở v? ??t chất, đồ dùng thí nghiệm cho nhà trường để học sinh u thích học mơn v? ??t lí nhiều - Đối v? ??i nhà trường: