CHUYEN DE PHAN UNG HAT NHAN

CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I.KIẾN THỨC * Phản ứng hạt nhân + Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Phản ứng hạt nhân thường chia thành hai loại: - Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt khác - Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B → C + D Trong trường hợp phóng xạ: A → B + C * Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) : Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm + Định luật bảo tồn điện tích: Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm + Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm động lượng nghỉ): Tổng lượng toàn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm + Định luật bảo toàn động lượng: Véc tơ tổng động lượng hạt tương tác véc tơ tổng động lượng hạt sản phẩm * Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D Gọi mo = mA + mB m = mC + mD Ta thấy m0 ≠ m + Khi m0 > m: Phản ứng tỏa lượng: W = (m0 – m)c2 Năng lượng tỏa thường gọi lượng hạt nhân Các hạt nhân sinh có độ hụt khối lớn hạt nhân ban đầu, nghĩa hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu + Khi m0 < m: Phản ứng khơng thể tự xảy Muốn cho phản xảy phải cung cấp cho hạt A B mợt lượng W dạng động Vì hạt sinh có động Wđ nên lượng cần cung cấp phải thỏa mãn điều kiện: W = (m – m 0)c2 + Wđ Các hạt nhân sinh có độ hụt khối nhỏ hạt nhân ban đầu, nghĩa hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu Cách 1: Tính theo khối lượng ∆E = ∆m.c ( m0 – m)c2 mo: Khối lượng hạt trước phản ứng m: Khối lượng hạt sau phản ứng Cách : Tính theo động + Bảo tồn lượng: K X + K X +D E = K X + K X => D E = Wđsau − Wđtr Trong đó: ∆E lượng phản ứng hạt nhân K X = mx vx2 động chuyển động hạt X Cách 3: Tính theo lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối ∆E = Elkrsau - Elktr => ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 => ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 => ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 Trong hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng ε1, ε2, ε3, ε4 Năng lượng liên kết tương ứng ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 - Lượng nhiên liệu cần đốt để tạo lượng tương đương dựa công thức Q = m.q = ∆E q suất tỏa nhiệt ( j/kg) II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TOÁN 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHƯƠNG PHÁP: A A A A * Phương trình phản ứng: Z X + Z X ® Z X + Z X Trong số hạt hạt sơ cấp nuclôn, eletrôn, phôtôn Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1 → X2 + X3 X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt α β Các em áp dụng luật bảo tồn + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 4 VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Hạt proton có động Kp = MeV, bắn vào hạt nhân ( 37Li ) đứng yên, sinh hai hạt nhân X có động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: P +37 Li → X + X Viết phương trìng đầy đủ phản ứng HD: Ta có A 1P + L i → z X Áp dụng định luật bảo tồn số nuclơn => 1+7 = 2.A =>A= Áp dụng định luật bảo tồn điện tích => 1+ = 2.Z => Z=2  phương trình 11P + 73 L i → 24He + 24He VD2: Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ sau đây: => 24He α β β α α 238 → Th  → Pa  → U  → Th  → Ra 92 U  Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ (ghi thêm Z A hạt nhân) HD: Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ α 238 →2 He + 234 92 U  90Th β− 234 234 90 Th → −1e + 91Pa β− 234 234 91Pa → −1e + 92U α 234 →2 He + 230 92U  90Th α 230 Th  →2 He + 266 90 88Ra − Tìm số phóng xạ α ; β − Giả sử có x phóng xạ α y phóng xạ β Ta có 4x = 238 – 206 => x = Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = − Vậy có phân rã α phân rã β VD3: Hoàn thành pt sau: 10 → α + 48 Be B + X  →n + X O + p  → X + 10 Ne 11 Na + p  → n + 18 Ar X + p  23 20 17 27 VD4 Bắn hạt α vào hạt nhân 147 N đứng n thu hạt prơton hạt nhân X Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo hạt nhân X HD: Phương trình phản ứng: 42 He + 147 N → 11 p + 178 O Hạt nhân đồng vị ôxy cấu tạo 17 nuclơn có prơtơn nơtron 238 VD5 Phản ứng phân rã urani có dạng: 92 U → 206 82 Pb + xα + yβ Tính x y HD: Ta có: x = 238 − 206 92 − 82 − 16 = 8; y = =6 −1 32 VD6 Phốt 15 P phóng xạ β- biến đổi thành lưu huỳnh (S) Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh HD: Ta có: 3215 P → −01 e + 3216 S Hạt nhân lưu huỳnh 3216 S có cấu tạo gồm 32 nuclơn, có 16 prơtơn 16 nơtron VD7 Hạt nhân triti 31 T đơtri 21 D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt nhân X hạt nơtron Viết phương trình phản ứng, cấu tạo tên gọi hạt nhân X HD: Phương trình phản ứng: 31 T + 21 D → 01 n + 42 He Hạt nhân 42 He hạt nhân heeli (còn gọi hạt α), có cấu tạo gồm nuclơn, có prôtôn nơtron – VD8 Hạt nhân 24 11 Na phân rã β biến thành hạt nhân X Số khối A nguyên tử số Z có giá trị A A = 24 ; Z =10 B A = 23 ; Z = 12 C A = 24 ; Z =12 D A = 24 ; Z = 11 HD – - Từ đề bài, ta có diễn biến phản ứng : 24 11 Na → X + −1 β - Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối , ta : X có Z = 11 – (-1) = 12 ⇒ Chọn đáp án C số khối A = 24 – = 24 ( nói thêm X 24 12 Mg ) 206 – VD9 : Cho phản ứng 238 tìm y? 92 U → 82 Pb + x He + y −1 β A y = B y = C y = D y = HD: 4 x + y = 238 − 206 = 32 x = x = ⇔ ⇔  2 x + ( −1) y = 92 − 82 = 10 2 x − y = 10 y = giá trị y = ⇒ Chọn : C VD10 Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β– hạt nhân 232 90 Th biến đổi 208 thành hạt nhân 82 Pb ? A lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– B lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– C lần phóng xạ ; lần phóng xạ β– D lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– VD11 Cho phản ứng hạt nhân : T + X → α + n X hạt nhân ? A.nơtron B proton C Triti D Đơtơri HD: - Ta phải biết cấu tạo hạt khác phản ứng : 31 T , α ≡ 42 He , 01 n - Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối , ta : X có điện tích Z = + – = & số khối A = + – = Vậy X 21 D ⇒ Chọn : D 56 VD12 Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền 55 25 Mn ta thu đồng vị phóng xạ 25 Mn Đồng vị phóng xạ 56 Mn có chu trì bán rã T = 2,5h phát xạ tia β - Sau trình bắn phá 55 Mn nơtron kết thúc người ta thấy mẫu tỉ số số nguyên tử 56 Mn số lượng nguyên tử 55 Mn = 10-10 Sau 10 tiếp tỉ số ngun tử hai loại hạt là: A 1,25.10-11 B 3,125.10-12 C 6,25.10-12 D 2,5.10-11 HD: Sau trình bắn phá 55 Mn nơtron kết thúc số nguyên tử 56 25 Mn giảm, cò 56 số nguyên tử 55 25 Mn không đổi, Sau 10 = chu kì số nguyên tử 25 Mn giảm = 16 N Mn56 10 −10 lần Do tỉ số ngun tử hai loại hạt là: N = = 6,25.10-12 Chọn C 16 Mn 55 BÀI TOÁN 2: NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG, NHIÊN LIỆU CẦN ĐỐT Phương pháp Tính lượng phản ứng hạt nhân Cách 1: Tính theo khối lượng A1 Z1 X + ZA22 X ® A3 Z3 X + ZA44 X ∆E = ∆m.c ( m0 – m)c2 mo: Khối lượng hạt trước phản ứng m: Khối lượng hạt sau phản ứng Cách : Tính theo động + Bảo tồn lượng: K X + K X +D E = K X + K X => D E = Wđsau − Wđtr Trong đó: ∆E lượng phản ứng hạt nhân K X = mx vx2 động chuyển động hạt X Cách 3: Tính theo lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối ∆E = Elkrsau - Elktr => ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 => ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 => ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 Trong hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng ε1, ε2, ε3, ε4 Năng lượng liên kết tương ứng ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 - Lượng nhiên liệu cần đốt để tạo lượng tương đương dựa công thức Q = m.q = ∆E q suất tỏa nhiệt ( j/kg) VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Cho phản ứng hạt nhân: 31T + 12 D → α + n Biết mT = 3,01605u; mD = 2,01411u; mα = 4,00260u; mn = 1,00867u; 1u=931MeV/c2.Năng lượng toả hạt α hình thành là: A 17,6MeV B 23,4MeV C 11,04MeV D 16,7MeV HD: Ta có Mo = mT + mD = 5,03016u M = mn + mα = 5,01127u Năng lượng toả ra: ∆E = (Mo – M).c2 = 17,58659 ≈ 17,6MeV VD2: Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Phản ứng hạt nhân A thu lượng 18,63 MeV B thu lượng 1,863 MeV C tỏa lượng 1,863 MeV D tỏa lượng 18,63 MeV HD: VÌ m0 < m : phản ứng thu lượng Năng lượng phản ứng thu vào : W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV VD3 Dùng proton có động 5,45MeV bắn vào hạt nhân 49 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt nhân α Hạt α bay theo phương vuông góc với phương tới proton có động MeV Khi tính động hạt, lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng A 3,125 MeV B 4,225 MeV C 1,145 MeV D 2,125 MeV HD: p + Be→ He+ Li W = Wđα + WđLi - Wđp = WđLi - 1,45 (MeV)  Pp = Pα + PLi 2 ⇒ PLi = Pα + Pp ⇔ mLiWdLi = mα Wdα + m pWdp ⇒ WdLi = 3,575MeV AĐLBTĐL   Pα ⊥ Pp ⇒ W = 2,125 MeV ⇒ đáp án D VD4: Biết khối lượng hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; m p = 1,0073u; mn 1,0087u 1u = 931 Mev / c Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt α theo đơn vị Jun A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J VD5 : Cho phản ứng hạt nhân: 1737 Cl +11H →1837 Ar + 01n phản ứng tỏa hay thu lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 VD6: Tìm lượng toả hạt nhân urani 234U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori 230Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,10 MeV; 234U 7,63 MeV; 230Th 7,70 MeV 20 VD7:Thực phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + D → He + 10 Ne Biết m Na = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng toả hay thu lượng J ? A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D toả 2,2375 MeV 37 VD8: Cho phản ứng hạt nhân: 37 17Cl + X → n + 18 Ar 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV MeV c2 Cho mCl = 36,9566u;mAr = 36,9569u;mn = 1,0087u; mX = 1,0073u;1u = 931 HD: A 37 1) Phản ứng hạt nhân: 37 17 Cl + Z X → n + 18 Ar Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo tồn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = 37 1 37 Vậy X = 11H (Hiđrô) 17 Cl + 1H → n + 18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng M1 M hạt trước sau phản ứng M1 = mCl + mH = 37,9639u M = mn + mAr = 37,9656u => M1 < M => phản ứng thu lượng ∆E = (M − M1)c2 Thay số ∆E = 0,0017uc2 = 0,0017× 931MeV ≈ 1,58MeV BÀI TỐN 3: ĐỘNG NĂNG , VẬN TỐC, GĨC TẠO BỞI CÁC HẠT PHƯƠNG PHÁP uu r uu r uu r uu r ur ur ur ur + Bảo toàn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m v2 = m v3 + m v4 + Bảo toàn lượng: K X + K X +D E = K X + K X ∆E lượng phản ứng hạt nhân; ∆E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2 K X = mx vx2 động chuyển động hạt X Lưu ý: - Khơng có định luật bảo toàn khối lượng - Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p X2 = 2mX K X - Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành ur uu r uu r uu r uu r Ví dụ: p = p1 + p2 biết j = ·p1 , p2 uu r p1 p = p12 + p22 + p1 p2 cosj hay (mv)2 = (m1v1 ) + (m2v2 ) + 2m1m2v1v2cosj hay mK = m1 K1 + m2 K + m1m2 K1K cosj uu r ur uu r ur Tương tự biết φ1 = ·p1 , p φ = ·p2 , p φ ur p uu r uu r uu r 2 p Trường hợp đặc biệt: p1 ^ p2 ⇒ p = p1 + p2 uu r ur uu r ur Tương tự p1 ^ p p2 ^ p K v m A v = (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ = = » K v2 m1 A1 Tương tự v1 = v2 = VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Hạt nhân 210 84 Po đứng n phóng xạ α, sau phóng xạ đó, động hạt α A lớn động hạt nhân B nhỏ động hạt nhân C động hạt nhân D nhỏ động hạt nhân 206 HD: 210 84 Po→ He+ 82 Pb Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: Pα + PPb = PPo = ⇒ Pα = PPb ⇒ mα Wdα = mPbWdPb ⇒ Wdα = 51,5WdPb ⇒ đáp án A VD2: Bắn hạt α vào hạt nhân nguyên tử nhôm đứng yên gây phản ứng: 42 He + 2713 Al → 3015 P + 01 n Biết phản ứng thu lượng 2,70 MeV; giả sử hai hạt tạo thành bay với vận tốc phản ứng không kèm xạ γ Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị u có giá trị số khối chúng Động hạt α A 2,70 MeV B 3,10 MeV C 1,35 MeV D.1,55 MeV VD3:Bắn prôtôn vào hạt nhân 37 Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống bay với tốc độ theo phương hợp với phương tới prôtôn góc 600 Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prơtơn tốc độ hạt nhân X A B C D HD: + Phương trình phản ứng hạt nhân : 11 H + 37Li → 2.24 He    Theo định luật bảo tồn động lượng ta có PP = P1 + P2 Vì hai hạt sinh giống có vận tốc, bay theo hướng hợp với góc 1200 nên động lượng hai hạt có độ lớn hợp với góc 1200 Ta có giản đồ véc tơ động lượng : dễ thấy ΔOAB => Pp = P1 = P2 v PHe1 00 m p α →mp.vp = mα.vα → v = m = α p Pp PHe2 VD4: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Gọi m1 m2, v1 v2, K1 K2 tương ứng khối lượng, tốc độ, động hạt α hạt nhân Y Hệ thức sau ? v m K 1 A v = m = K 2 v m K v 2 B v = m = K 1 m K v C v = m = K 2 m K 2 D v = m = K 1 VD5: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Biết hạt nhân X có số khối A, hạt α phát tốc độ v Lấy khối lượng hạt nhân số khối tính theo đơn vị u Tốc độ hạt nhân Y A 4v A+ B 2v A−4 C 4v A−4 D 2v A+ VD6:Dùng hạt α có động 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 147 N đứng yên gây phản ứng α +147 N →11 p +17 O Hạt prôtôn bay theo phương vng góc với phương bay tới hạt α Cho khối lượng hạt nhân: mα = 4,0015u; mP = 1,0073u; mN14 = 13,9992u; mO17=16,9947u Biết 1u = 931,5 MeV/c2 Động hạt nhân 17 O A 2,075 MeV B 2,214 MeV C 6,145 MeV D 1,345 MeV VD7: Khối lượng nghỉ êlêctron m0 = 0,511MeV/c2 ,với c tốc độ ánh sáng chân khơng Lúc hạt có động Wđ = 0,8MeV động lượng hạt là: A p = 0,9MeV/c B p = 2,5MeV/c C p = 1,2MeV/c D p = 1,6MeV/c VD8: Hạt prơtơn 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 prơtơn tới (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Vận tốc hạt nhân Li là: A 0,824.106 (m/s) B 1,07.106 (m/s) C 10,7.106 (m/s) D 8,24.106 (m/s) r r r r r 2 HD: + Áp dụng định luật BT động lượng: p p = pLi + p X vi ( p X ⊥ p p ) ⇒ pLi = p X + p p ⇒ m Li K Li = m X K X + m p K p ⇒ K Li = mX K X + m p K p m Li ⇒ K Li = 3,58( Mev) = 5,728.10 −13 ( J ) ; + Với m Li = 6u = 6.1,66055.10 −27 = 9,9633.10 −27 (kg ) ⇒ v Li = K Li = 10,7.10 (m / s ) m Li VD9: Cho phản ứng hạt nhân 10n +36 Li →13 H + α Hạt nhân 36Li đứng yên, neutron có động Kn = 2MeV Hạt α hạt nhân 13H bay theo hướng hợp với hướng tới neutron góc tương ứng θ = 15o ϕ= 30o Xác định động hạt HD: Ta có: 1o n +36 Li →13 H + 24 He Xét tam giác OAB ta có: Pn2 = PH2 = Pα2 sin B sin θ sin ϕ 2mα K α 2m K 2m K => 2n no = H2 oH = o sin 135 sin 15 sin 30 m n K n m H K H mα K α = = 0.5 0.067 0.25 1x x 0.067 ⇒ KH = = 0.26795MeV 0.5 x1 1x x 0.25 ⇒ Kα = = 0.25MeV 0.5 x VD10: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: n + Li → X+ He Biết hạt nhân He bay vng góc với hạt nhân X Động hạt nhân X He là? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u A.0,12 MeV & 0,18 MeV B 0,1 MeV & 0,2 MeV C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV VD11: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: 01 n + 63 Li → X+ 42 He Biết hạt nhân He bay vng góc với hạt nhân X Động hạt nhân X He ? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u A.0,12 MeV & 0,18 MeV B 0,1 MeV & 0,2 MeV C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV VD12 Bắn hạt α có động MeV vào hạt nhân 147 N đứng n thu prơton hạt nhân 108 O Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prơton Cho: mα = 4,0015 u; mO = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u = 931 MeV/c2; c = 3.108 m/s VD13 Dùng prơtơn có động 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vng góc với phương tới prơtơn có động MeV Tính động hạt nhân X lượng tỏa phản ứng Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng VD14 Hạt nhân 23492 U đứng yên phóng xạ phát hạt α hạt nhân 23090 Th (không kèm theo tia γ ) Tính động hạt α Cho mU = 233,9904 u; mTh = 229,9737 u; mα = 4,0015 u u = 931,5 MeV/c2 VD15: Người ta dùng Prôton có động Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh hạt α hạt nhân liti (Li) Biết hạt nhân α sinh có động K α = MeV chuyển động theo phương vng góc với phương chuyển động Prôton ban đầu Cho khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối Động hạt nhân Liti sinh A 1,450 MeV B.3,575 MeV C 14,50 MeV D.0,3575 MeV Pα B đứng n.PPSau VD16 : Cho prơtơn có động KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhânv PLiti 37 Li phản ứng xuất hai hạt X giống nhau, có động có phươngechuyển động hợp với phương chuyển động prơtơn góc φ Cho biết mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2.Coi phản ứng không kèm theo phóng xạ gamma giá PLitrị góc φ A 39,450 B 41,350 C 78,90 D 82,70 HD: liên hệ động lượng động năng: M PX P K= ⇒ P = 2mK 2m 4 Phương trình phản ứng: H + Li → X + X φ O PH mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u N φ Năng lượng phản ứng toả : ∆E = (8,0215-8,0030)uc2 = 0,0185uc2= 17,23MeV 2KX = KP + ∆E = 19,48 MeV - KX =9,74 MeV PX Tam giác OMN: PX2 = PX2 + PP2 − PX PP cosϕ Cosφ = PP 2mP K P 2.1, 0073.2, 25 = = = 0,1206 => φ = 83,070 PX 2mX K X 2.4, 0015.9, 74 VD17: Người ta dùng hạt protôn bắn vào hạt nhân 9Be4 đứng yên để gây phản ứng 1p + Be → 4X + 36 Li Biết động hạt p , X 36 Li 5,45 MeV ; MeV 3,575 MeV Lấy khối lượng hạt nhân theo đơn vị u gần khối số chúng Góc lập hướng chuyển động hạt p X là: A 450 B 600 HD: Kp = 5,45 MeV; C 900 D 1200 KBe = 0MeV; KX = MeV ; KLi = 3,575 MeV; pBe = đứng yên Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: → → → → → → → → → p p = pX + pLi ⇔ p p − p X = pLi ⇔ ( p p − p X ) = ( pLi ) ⇔ p 2p + p p p X cosα + p X2 = pLi2 ⇔ 2m p K p + 2.m p K p 2.mX K X cosα + 2mX K X = 2mLi K Li ⇔ m p K p + m p K p mX K X cosα + mX K X = mLi K Li ⇒ cosα = ⇒ α = 900 III ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân sau: 3717 Cl + X → n + 3718 Ar Biết: mCl = 36,9569u; mn = 1,0087u; mX = 1,0073u; mAr = 38,6525u Hỏi phản ứng toả hay thu lượng ? A Toả 1,58MeV B Thu 1,58.103MeV C Toả 1,58J D Thu 1,58eV Câu 2: Dùng proton có động KP = 1,6MeV bắn phá hạt nhân 73 Li đứng yên thu hạt nhân X giống Cho m( 73 Li ) = 7,0144u; m(X) = 4,0015u; m(p) = 1,0073u Động hạt X A 3746,4MeV B 9,5MeV C 1873,2MeV D 19MeV Câu 3: Hạt proton có động K P = 6MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên tạo thành hạt α hạt nhân X Hạt α bay theo phương vng góc với phương chuyển động proton với động 7,5MeV Cho khối lượng hạt nhân số khối Động hạt nhân X A MeV B 14 MeV C MeV D 10 MeV Câu 4: Biết lượng liên kết riêng hạt nhân đơteri 1,1MeV/nuclon hêli 7MeV/nuclon Khi hai hạt đơteri tổng hợp thành nhân hêli( 42 He ) lượng toả A 30,2MeV B 25,8MeV.C 23,6MeV.D 19,2MeV Câu 5: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: 21 D+ 21D→AZ X + 01n Biết độ hụt khối hạt nhân D ∆m D = 0,0024u hạt nhân X ∆m X = 0,0083u Phản ứng thu hay toả lượng ? Cho 1u = 931MeV/c2 A toả lượng 4,24MeV B toả lượng 3,26MeV C thu lượng 4,24MeV D thu lượng 3,26MeV Câu 6: Cho hạt prơtơn có động KP = 1,46MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên Hai hạt nhân X sinh giống có động Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u Động hạt nhân X sinh A 9,34MeV B 93,4MeV C 934MeV D 134MeV Câu 7: Dùng p có động K1 bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng: p + 94 Be → α + 63 Li Phản ứng thu lượng 2,125MeV Hạt nhân 63 Li hạt α bay với động K2 = 4MeV K3 = 3,575MeV(lấy gần khối lượng hạt nhân, tính theo đơn vị u, số khối) 1u = 931,5MeV/c Góc hướng chuyển động hạt α p A 450 B 900 C 750 D 1200 Câu 8: Cho phản ứng hạt nhân sau: p + 73 Li → X + α + 17,3MeV Năng lượng toả tổng hợp gam khí Hêli A 13,02.1026MeV B 13,02.1023MeV C 13,02.1020MeV D 13,02.1019MeV Câu 9: Hạt nhân 21084 Po đứng yên, phân rã α thành hạt nhân chì Động hạt α bay chiếm phần trăm lượng phân rã ? A 1,9% B 98,1% C 81,6% D 19,4% Câu 10: Cho phản ứng hạt nhân sau: H + Be→2 He+ Li + 2,1( MeV ) Năng lượng toả từ phản ứng tổng hợp 89,5cm3 khí heli điều kiện tiêu chuẩn A 187,95 meV B 5,061.1021 MeV C 5,061.1024 MeV D 1,88.105 MeV Câu 11: Cho phản ứng hạt nhân sau: α + 147 N → p + 178 O Hạt α chuyển động với động K α = 9,7MeV đến bắn vào hạt N đứng yên, sau phản ứng hạt p có động K P = 7,0MeV Cho biết: mN = 14,003074u; mP = 1,007825u; mO = 16,999133u; m α = 4,002603u Xác định góc phương chuyển động hạt α hạt p? A 250 B 410 C 520 D 600 Câu 12: U235 hấp thụ nơtron nhiệt, phân hạch sau vài trình phản ứng dẫn đến kết tạo thành hạt nhân bền theo phương trình sau: 235 92 90 − U + n →143 60 Nd + 40 Zr + xn + yβ + y υ x y tương ứng số hạt nơtron, electron phản nơtrinô phát X y bằng: A 4; B 5; C 3; D 6; 210 Câu 13: Hạt nhân 84 Po đứng yên, phân rã α biến thành hạt nhân X: 21084 Po →42 He + AZ X Biết khối lượng nguyên tử tương ứng m Po = 209,982876u, m He = 4,002603u, mX = 205,974468u Biết 1u = 931,5MeV/c2 Vận tốc hạt α bay xấp xỉ A 1,2.106m/s B 12.106m/s C 1,6.106m/s D 16.106m/s Câu 14: Hạt nhân mẹ Ra đứng yên biến đổi thành hạt α hạt nhân Rn Tính động hạt α hạt nhân Rn Biết m(Ra) = 225,977u, m(Rn) = 221,970u; m( α ) = 4,0015u Chọn đáp án đúng? A K α = 0,09MeV; KRn = 5,03MeV B K α = 0,009MeV; KRn = 5,3MeV C K α = 5,03MeV; KRn = 0,09MeV D K α = 503MeV; KRn = 90MeV Câu 15: Xét phản ứng hạt nhân: X → Y + α Hạt nhân mẹ đứng yên Gọi K Y, mY K α , m α K Y động năng, khối lượng hạt nhân Y α Tỉ số K α mY 4m α mα 2m α A m B m C m D m α Y Y Y m Câu 16: Biết mC = 11,9967u; α = 4,0015u Năng lượng cần thiết để tách hạt nhân 126 C thành hạt α A 7,2618J B 7,2618MeV C 1,16189.10-19J D 1,16189.10-13MeV Câu 17: Cho proton có động K p = 1,8MeV bắn phá hạt nhân 73 Li đứng yên sinh hai hạt X có tốc độ, khơng phát tia γ Khối lượng hạt là: mp = 1,0073u; mX = 4,0015u; mLi = 7,0144u Động hạt X A 9,6MeV B 19,3MeV C 12MeV D 15MeV Câu 18: Cho phản ứng hạt nhân sau: Be + p → X + Li Biết : m(Be) = 9,01219u; m(p) = 1,00783u; m(X) = 4,00620u; m(Li) = 6,01515u; 1u = 931MeV/c Cho hạt p có động KP = 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li bay với động 3,55MeV Động hạt X bay có giá trị A KX = 0,66MeV B KX = 0,66eV C KX = 66MeV D KX = 660eV Câu 19: Trong trình biến đổi hạt nhân, hạt nhân 23892 U chuyển thành hạt nhân 23492 U phóng A hạt α hai hạt prôtôn B hạt α hạt êlectrôn C hạt α nơtrôn D hạt α pôzitrôn Câu 20: Sự phóng xạ phản ứng hạt nhân loại ? A Toả lượng B Không toả, không thu C Có thể toả thu D Thu lượng Câu 21: Hạt prơtơn có động KP = 2MeV bắn phá vào hạt nhân 73 Li đứng yên, sinh hai hạt nhân X có động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: p + 73 Li → X + X Cho biết m P = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u 1u = 931MeV/c2 Theo phản ứng trên: để tạo thành 1,5g chất X phản ứng toả lượng? A 17,41MeV B 19,65.1023MeV C 39,30.1023MeV D 104,8.1023MeV Câu 22: Người ta dùng hạt proton có động KP = 5,45MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Sau phản ứng hạt α bay theo phương vng góc với phương hạt p với động K α = 4MeV Coi khối lượng hạt nhân xấp xỉ số khối A đơn vị u Động hạt nhân X A KX = 3,575eV B KX = 3,575MeV C KX = 35,75MeV D KX = 3,575J → Câu 23: Cho phản ứng hạt nhân sau: Be + p X + 63 Li Hạt nhân X A Hêli B Prôtôn C Triti D Đơteri Câu 24: Độ hụt khối tạo thành hạt nhân D, 1T, He ∆m D = 0,0024u; ∆m T = 0,0087u; ∆m He = 0,0305u Hãy cho biết phản ứng : 21 D+ 31T → 42 He+ 01 n Toả hay thu lượng? Chọn kết kết sau: A Toả lượng 18,06 eV B Thu lượng 18,06 eV C Toả lượng 18,06 MeV D Thu lượng 18,06 MeV Tồn giáo trình vật lý 12 xin liên hệ email : tomhocgioi2006@gmail.com Câu 25: Cho hạt prôtôn có động KP = 1,46MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên Hai hạt nhân X sinh giống có động Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u Góc tạo vectơ vận tốc hai hạt X sau phản ứng A 168036’ B 48018’ C 600 D 700 Câu 26: Prôtôn bắn vào hạt nhân bia Liti ( 73 Li ) Phản ứng tạo hai hạt X giống hệt bay Hạt X A Prôtôn B Nơtrôn C Dơtêri D Hạt α 238 α β β A  Pa → Câu 27: Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ: 92 U → Th → Z X Trong Z, A là: A Z = 90; A = 234 B Z = 92; A = 234 C Z = 90; A = 236 D Z = 90; A = 238 Câu 28: Mối quan hệ động lượng p động K hạt nhân A p = 2mK B p2 = 2mK C p = mK D p2 = 2mK Câu 29: Cho phản ứng hạt nhân sau: 3717 Cl + X → n + 3718 Ar Hạt nhân X A 11 H B 21 D C 31T D 42 He Câu 30: Trong phản ứng hạt nhân khơng có đ ịnh luật bảo toàn sau ? A định luật bảo toàn động lượng B định luật bảo tồn số hạt nuclơn C định luật bào tồn số hạt prơtơn D định luật bảo tồn điện tích Câu 31: Pơlơni( 21084 Po ) chất phóng xạ, phát hạt α biến thành hạt nhân Chì (Pb) Cho: mPo = 209,9828u; m( α ) = 4,0026u; mPb = 205, 9744u Trước phóng xạ hạt nhân Po đứng yên, tính vận tốc hạt nhân Chì sau phóng xạ ? A 3,06.105km/s B 3,06.105m/s C 5.105m/s D 30,6.105m/s Câu 32: Cho hạt nhân 3015 P sau phóng xạ tao hạt nhân 3014 Si Cho biết loại phóng xạ ? A α B β + C β − D γ Câu 33: Phản ứng hạt nhân thực chất là: A trình dẫn đến biến đổi hạt nhân B tương tác nuclon hạt nhân C trình phát tia phóng xạ hạt nhân D q trình giảm dần độ phóng xạ lượng chất phóng xạ Câu 34: Chọn câu Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo tồn sau ? A định luật bảo toàn khối lượng B định luật bảo toàn lượng nghỉ C định luật bảo toàn động D định luật bảo toàn lượng toàn phần Câu 35: Hạt nơtron có động Kn = 1,1MeV bắn vào hạt nhân Li( 63 Li ) đứng yên gây phản ứng hạt nhân n + 63 Li → X + α Cho biết m α = 4,00160u; mn = 1,00866u; mX = 3,01600u; mLi = 6,00808u Sau phản ứng hai hạt bay vng góc với Động hai hạt nhân sau phản ứng A KX = 0,09MeV; K α = 0,21MeV B KX = 0,21MeV; K α = 0,09MeV K α = 0,21J C KX = 0,09eV; K α = 0,21eV D KX = 0,09J; Câu 36: Trong phóng xạ γ hạt nhân phóng phơtơn với lượng ε Hỏi khối lượng hạt nhân thay đổi lượng bao nhiêu? A Không đổi B Tăng lượng ε /c2 C Giảm lượng ε /c2 D Giảm lượng ε Câu 37:Thông tin sau nói hạt nơtrinơ ( υ ) ? A Có khối lượng khối lượng hạt eleectron, khơng mang điện B Có khối lượng nghỉ khơng, mang điện tích dương − − C Có khối lượng nghỉ khơng, khơng mang điện chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng D Có khối lượng nghỉ khơng, mang điện tích âm Câu 38: Thơng tin sau sai nói định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân ? A Tổng số hạt nuclon hạt tương tác tổng số nuclon hạt sản phẩm B Tổng số hạt mang điện tích tương tác tổng hạt mang điện tích sản phẩm C Tổng lượng tồn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm D Tổng vectơ động lượng hạt tương tác tổng vectơ động lượng hạt sản phẩm Câu 39: Dưới tác dụng xạ γ , hạt nhân đồng cị bền beri( 94 Be ) tách thành hạt α có hạt kèm theo ? A hạt α electron B nhân α pôzitron C hạt α proton D hạt α nơtron 13 + Câu 40: Khi hạt nhân N phóng xạ β hạt nhân tạo thành có số khối điện tích A 14 B 13 C 14 D 13 Câu 41: Trong phản ứng hạt nhân: Be+ He→0 n + X , hạt nhân X có: A nơtron proton B nuclon proton C 12 nơtron proton D nơtron 12 proton Câu 42: Hạt prơtơn p có động K1 = 5, 48MeV bắn vào hạt nhân 49 Be đứng yên thấy tạo thành hạt nhân 36 Li hạt X bay với động K = 4MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt p tới Tính vận tốc chuyển động hạt nhân Li (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Cho 1u = 931,5MeV / c A 10, 7.106 m / s B 1, 07.106 m / s C 8, 24.106 m / s D 0,824.106 m / s Câu 43: Cho hạt prôtôn có động Kp=1,8MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia gamma Cho biết: m n=1,0073u; mα =4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg Động hạt sinh A 8,70485MeV B 7,80485MeV C 9,60485MeV D 0,90000MeV