SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TĨNH GIA I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ HẠT NHÂN VÀ NÂNG CAO KĨ NĂNG ĐỌC – HIỂU CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG THỰC TẾ Người th[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TĨNH GIA I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ HẠT NHÂN VÀ NÂNG CAO KĨ NĂNG ĐỌC – HIỂU CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG THỰC TẾ Người thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Hạnh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lí skkn MỤC LỤC Tên nội dung Trang 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 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận 2.1.1 Tỉ lệ số hạt bị phân rã hai thời điểm khác 2.1.a Khoảng thời gian phân rã giống 2.1.b Khoảng thời gian phân rã khác nhau(chữa bệnh ung thư) 2.1.2 Tỉ lệ số hạt nhân số hạt nhân mẹ mẫu 2.1.3 Tỉ lệ khối lượng hạt nhân hạt nhân mẹ mẫu 2.1.4 Năng lượng phản ứng hạt nhân 2.1.5 Hiệu suất lò phản ứng hạt nhân 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Một số biện pháp Dạng 1: Xác định tuổi cổ vật gốc sinh vật Dạng 2: Xác định tuổi thiên thể, mẫu đá chứa chất phóng xạ Dạng 3:Phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng để đo thể tích máu Dạng 4: Xác định mức độ nhiễm phóng xạ thơng qua độ phóng xạ Dạng 5: Ứng dụng chữa bệnh ung thư đồng vị phóng xạ Dạng 6: Ứng dụng phản ứng phân hạch lò phản ứng, nhà 11 máy điện, tàu ngầm hạt nhân nguyên tử Dạng 7: Ứng dụng phản ứng nhiệt hạch tương lai 15 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với 18 thân, đồng nghiệp nhà trường Kết luận, kiến nghị 19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 skkn MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Trong q trình giảng dạy phân tích đề thi THPT Quốc Gia mơn Vật Lí năm - tham khảo đề thi đánh giá lực tư trường Đại học năm học 2021 -2022, nhận thấy chủ đề tập Phóng xạ hạt nhân xuất tần suất thường xuyên thường nằm vùng câu hỏi từ câu 35 đến 40 Nội dung khơng địi hỏi kiến thức khó với học sinh phần Cơ, Sóng Điện gặp dạng em thường bị điểm khơng luận đề tính tốn dài dịng, lại câu hỏi khơng q khó để ghi điểm bứt phá lên Với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh xác u cầu hàng đầu người học, cần đường ngắn cơng thức tính nhanh giúp tiết kiệm thời gian Cịn với thi tư lực cần đọc – hiểu văn trước suy luận trả lời để rèn luyện khả tư lực phát vấn đề người học Với mục tiêu chương trình GDPT 2018 việc dạy học Vật lí phải giới thiệu thêm nhiều ứng dụng thực tiễn mơn ngân hàng đề cịn mảng Trên sở với vai trị Giáo Viên thường xuyên phụ trách ôn thi THPT Quốc Gia, để góp phần giúp học sinh giải vấn đề dễ dàng hơn, đạt kết cao kì thi THPT Quốc Gia, dành nhiều điểm 9,10 cho mơn Vật lí tỉnh nhà, tiếp cận tốt thi đánh giá lực, mạnh dạn tìm hiểu đề tài : “ Phương pháp giải nhanh số tập Vật lí hạt nhân nâng cao kĩ đọc - hiểu tập vận dụng thực tế ” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh 12 cung cấp tư liệu thêm cho quý đồng nghiệp cần đến skkn 1.2 Mục đích nghiên cứu - Giới thiệu phương pháp giải tối ưu cơng thức tính nhanh giúp học sinh dễ hiểu, dễ vận dụng nhằm giúp em đạt nhiều điểm cao, phối hợp môn khác nhằm đạt 27đ để các em có thêm hội vào được các trường đại học danh tiếng và theo nguyện vọng sở thích nghề nghiệp Tiếp cận làm quen với luận đọc – hiểu nâng cao khả tư phân tích vấn đề thi đánh giá lực, khảo sát tư trường Đại học theo hình thức thi - Mặt khác gần xung đột chiến tranh với đe dọa dùng vũ khí hạt nhân số nước hay cố rị rỉ phóng xạ Fukushima (Nhật Bản) năm 2011, kiện lịch sử Hiroshima 1945 làm em suy nghĩ tiêu cực khoa học hạt nhân Tôi muốn thông qua ưu môn may mắn dạy - truyền tải thơng điệp tích cực, niềm vui đam mê khám phá, ngưỡng mộ thành tựu nghiên cứu nhiều nhà khoa học biết ứng dụng hay đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo nhiều lĩnh vực nhằm phục vụ cho mục đích nâng cao chất lượng sống người hịa bình cho nhân loại 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đề tài này sẽ nghiên cứu cụ thể về hệ thống bài tập khó ứng dụng đồng vị phóng xạ (từ câu 35 đến 40 đề thi THPT Quốc Gia), kết hợp với luận đọc – hiểu thực tế ứng dụng hạt nhân thi đánh giá lực, kiểm tra tư trường Đại Học - Học sinh lớp 12 ôn thi THPT Quốc Gia 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết: nghiên cứu tài liệu từ tạp chí Vật Lí tuổi trẻ, đề thi thử trường chuyên nước, đề minh họa đề thi thức Bộ GD&ĐT, đề thi đanh giá lực ĐHQG… skkn - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: trao đổi kinh nghiệm với giáo viên, thăm dò học sinh để tìm hiểu tình hình học tập em cách tiếp cận với đề tài - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu sử dụng đề tài nghiên cứu bồi dưỡng học sinh mũi nhọn Vật lý qua năm học Trường THPT Tĩnh Gia NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Tỉ lệ số hạt bị phân rã hai thời điểm khác a/ Khoảng thời gian phân rã nhau: - Định luật số hạt phóng xạ : - Số hạt phân rã thời gian t : - Vậy ta có cơng thức tính nhanh tuổi cổ vật có nguồn gốc sinh vật: b/ Khoảng thời gian phân rã khác (chữa bệnh ung thư): - Khi thời gian chiếu xạ bé so với chu kì bán rã thì: - Nên ta có cơng thức tính nhanh cho tốn điều trị ung thư: 2.1.2 Tỉ lệ số hạt nhân số hạt nhân mẹ mẫu skkn - Số hạt nhân mẹ lại sau thời gian phân rã t: N =N T mẹ −t - Số hạt nhân tạo thành sau thời gian t: - Ta suy cơng thức tính nhanh số tuổi mẫu đá chứa chất phóng xạ: 2.1.3 Tỉ lệ khối lượng hạt nhân hạt nhân mẹ mẫu - Tương tự phần trên, ta có cơng thức tính nhanh tuổi cổ vật: 2.1.4 Năng lượng phản ứng hạt nhân - Năng lượng tỏa phản ứng : - Mặt khác độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng có cơng thức: ; - Nên ta có thêm cơng thức tính nhanh lượng phản ứng: ΔE=( Δms −Δm t )c ; ΔE=W LK −W LK S T ; - Tổng lượng tỏa nhiều phản ứng: 2.1.5 Hiệu suất lò phản ứng hạt nhân - Phản ứng phân hạch : - Năng lượng có ích: - Năng lượng tồn phần: skkn - Hiệu suất lò phản ứng: 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Qua nhiều năm dạy học phần Vật lí hạt nhân nhận thấy: phần kiến thức khơng q khó Dao động cơ, Sóng, Điện xoay chiều - vận dụng vào giải tập đa số học sinh thường lúng túng, sử dụng định luật phóng xạ lập hệ giải nên thời gian tìm đáp án, chí loay hoay tốn có hai nghiệm trở lên phải loại nghiệm - Nguyên trên theo chương trình SGK sâu vào lí thuyết, chuyên đề tập chưa mở rộng chưa giới thiệu nhiều ứng dụng thực tế tượng phóng xạ hay lượng hạt nhân Trong với xu hướng đề thi nay, đặc biệt thi đánh giá lực tập ứng dụng thực tiễn trở nên phong phú, đa dạng, đòi hỏi hs phải nhận diện đề vận dụng cách linh hoạt - Mặt khác trước trường Đại học chưa thi kiểu đánh giá lực tư nên em không quen với luận ứng dụng thực tiễn hạt nhân nguyên tử, ngân hàng thầy cịn dạng đọc – hiểu 2.3 Một số biện pháp - Căn vào thực trạng vấn đề xin giới thiệu số tập nghiêng ứng dụng hạt nhân nhiều lĩnh vực giải theo công thức tính nhanh giúp em tiết kiệm thời gian tính toán giới thiệu tập đọc – hiểu theo xu hướng thi đánh giá lực để thấy tính hiệu đề tài này: Dạng 1: Xác định tuổi cổ vật gốc sinh vật Câu 1(Minh họa 2022): Để xác định tuổi cổ vật gỗ, nhà khoa học sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng Khi sống, nhờ trao đổi chất với môi trường nên tỉ số số nguyên tử số nguyên tử có nhỏ ln khơng đổi Khi chết, trao đổi chất khơng cịn chất phóng xạ với chu kì bán rã 5730 năm nên tỉ số số nguyên tử số nguyên tử có gỗ giảm Một mảnh gỗ cổ vật có số phân rã 497 Biết skkn với mảnh gỗ khối lượng loại chặt số phân rã 921 Tuổi cổ vật là: A.1500 năm B.5100 năm C.8700 năm D.3600 năm Hướng dẫn: - Áp dụng cơng thức tính nhanh: t ∆ N1 T =2 ∆ N2 - Ta có: (năm) Câu 2: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời từ câu đến câu Định tuổi đồng vị phóng xạ kỹ thuật xác định tuổi vật liệu, dựa so sánh lượng đồng vị liên quan đến trình phân rã phóng xạ hay vài đồng vị phóng xạ đặc trưng có mẫu thử Q trình phân rã phóng xạ diễn với tốc độ phân rã cố định, sản phẩm phân rã chốt lại vật liệu mẫu kể từ hóa rắn Kết tuổi cho tuổi tuyệt đối Đây nguồn thông tin quan trọng việc định tuổi xác đá yếu tố địa chất khác bao gồm tuổi Trái Đất, sử dụng để định tuổi vật liệu tự nhiên nhân tạo 1/ Phóng xạ tượng hạt nhân A phát xạ điện từ B tự phát phóng tia a,b,g, khơng thay đổi hạt nhân C tự phát phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác D phóng tia phóng xạ, bị bắn phá hạt chuyển động với tốc độ lớn 2/ Chu kì bán rã chất phóng xạ khoảng thời gian để A q trình phóng xạ lại lặp lại lúc ban đầu skkn B nửa số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác C khối lượng chất giảm phần định, tùy thuộc vào cấu tạo D nửa số nguyên tử chất hết khả phóng xạ 3/ Thành phần đồng vị phóng xạ có khí có chu kỳ bán rã 5568 năm Mọi thực vật sống Trái Đất hấp thụ bon dạng CO2 chứa lượng cân Trong ngơi mộ cổ người ta tìm thấy mảnh xương nặng 18g với độ phóng xạ 112 phân rã/phút Hỏi vật hữu chết cách lâu? Biết độ phóng xa từ thực vật sống 12 phân rã/g.phút A 5378,58 năm B 5068,28 năm C 5168,28 năm D 5275,86 năm Hướng dẫn: Dạng 2: Xác định tuổi thiên thể, mẫu đá chứa chất phóng xạ Câu 3 (Chuyên Vinh 2021): Hạt nhân urani đổi thành hạt nhân sau chuỗi phân rã, biến Trong q trình đó, chu kì bán rã của Một khối đá phát có chứa 1,978.1020 hạt nhân nhân Giả sử, khối đá lúc hình thành khơng chứa lượng có mặt sản phẩm phân rã của phát xấp xỉ A. 2,5.107 năm B 2,1.108 năm C 3,7.109 năm Hướng dẫn: 4,5 tỉ năm 6,539.1018 hạt tất Tuổi khối đá D 3,1.108 năm t 18 N 6,539.10 T =2 −1= Suy : t = 2,1.108 (năm) 20 N mẹ 1,978.10 Câu (Chuyên KHTN – Hà Nội 2022): Do tượng xói mịn, phần đá bị tan vào nước biển Trong có chứa urani 234 (234 U92) chất phóng xạ α phân rã tạo thành thori 230Th90 Chất thori chất phóng xạ α với chu kì bán rã 80000 năm Urani tan vào nước biển, thori không tan lắng xuống đáy biển Một mẫu vật hình trụ cao 10 cm lấy từ đáy biển Phân tích lớp bề mặt phía mẫu người ta thấy có 10-6 gam thori, lớp bề mặt phía mẫu có 0,12.10-6 gam thori Tốc độ tích tụ trầm tích biển vị trí lấy mẫu A. 0,27.10 -4 mm/năm B 4,1.10-4 mm/năm C 3,14.10-3 mm/năm D 1,12.10-4 mm/năm Hướng dẫn: skkn - Thời gian lắng xuống đáy biển Thori tuổi mẫu chất này: −t −t m 0,12.10−6 =2 T Suy :2 80000 = −6 m0 10 nên t = 244711,5 (năm) h −4 - Tốc độ tích tụ trầm tích là: v= t ≈ 4,1 10 (mm /năm ) Dạng 3: Phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng đo thể tích máu 24 Câu 5: Tiêm vào máu bệnh nhân 10cm3 dung dịch chứa 11 Na có chu kì bán rã T = 15h với nồng độ 10-3mol/lít Sau 6h lấy 10cm3 máu tìm thấy 1,5.10-8 mol 24 24 11 Na Coi 11 Na phân bố thể người Thể tích máu người tiêm khoảng: A 5,05 lít B lít C lít D lít Hướng dẫn: - Số mol 24 11 Na tiêm vào máu ban đầu: n0 = CM.V = 10-3.10-2 =10-5 mol - Số mol 24 11 Na lại sau 6h: n = n0 T = 0,7579.10-5 mol −t −5 −2 ,7579 10 10 ,578 = =5 ,05l≈5lit −8 1,5 1,5 10 - Thể tích máu bệnh nhân V = Câu 6: Để xác định lượng máu bệnh nhân người ta tiêm vào máu 24 người lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ 11 Na ( chu kỳ bán rã 15 giờ) có độ phóng xạ 2Ci Sau 7,5 người ta lấy 1cm3 máu người thấy có độ phóng xạ 502 phân rã/phút Thể tích máu người bao nhiêu? A 6,25 lít B 6,54 lít C 5,52 lít D 6,00 lít Hướng dẫn: −t - Ta có độ phóng xạ sau thời gian là: 2T = −7,5 15 H =¿ H0 = 8,37.V 7,4.10 - Thể tích máu người là: V = = 6251,6 cm3 = 6,25 (lít) Dạng 4: Xác định mức độ ô nhiễm phóng xạ thông qua độ phóng xạ Câu 7: Trong vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Fukushima I hồi tháng 3/2011 Nhật Bản có lượng chất phóng xạ I 131 lan khơng khí Mưa làm cỏ số vùng Hàn Quốc bị nhiễm chất phóng xạ sau xuất sữa bị với độ phóng xạ 2900 Bq/lit Biết ngưỡng phóng xạ an tồn sữa bị an tồn 185 Bq/lit Chu kì bán rã I 131 8,04 ngày Để sữa bò địa phương an toàn cần thời gian tối thiểu : A 40 ngày B 32 ngày C 28 ngày D 30 ngày Hướng dẫn: skkn −t −t 185 - Độ phóng xạ I 131 sau thời gian là: H=H T Suy :2 8,04 = 2900 - Thời gian tối thiểu an toàn cho phép: t ≈ 31,992 ngày - Giới thiệu cho hs biết thêm biển cảnh báo nguy hiểm có chất phóng xạ: Dạng 5: Ứng dụng chữa bệnh ung thư đồng vị phóng xạ Câu 8(ĐH 2021): Một mẫu chất chứa chất phóng xạ với chu kì bán rã 5,27 năm, sử dụng điều trị ung thư Gọi DNo số hạt nhân mẫu phân rã phút sản xuất Mẫu coi hết “hạn sử dụng” số hạt nhân mẫu phân rã phút nhỏ 0,7DNo Nếu mẫu sản xuất vào tuần tháng năm 2020 “hạn sử dụng” đến A tháng năm 2023 B.tháng năm 2022 C.tháng năm 2023 D.tháng năm 2024 Hướng dẫn: - Áp dụng cơng thức tính nhanh cho dạng thời gian phân rã nhau: t ∆ N0 =2 T > Suy ra: t < 32,54 tháng » năm 8,54 tháng ∆N 0,7 - Vậy hạn sử dụng: tháng năm 2020 + năm 8,54 tháng » tháng năm 2023 Câu 9(Chuyên KonTum 2022): Các tế bào ung thư dễ bị tổn thương tác dụng tia X tia gamma tế bào khỏe mạnh Mặc dù ngày có máy gia tốc tuyến tính thay thế, trước nguồn tiêu chuẩn để điều 60 60 trị phóng xạ Co Đồng vị phân rã thành Ni trạng thái kích thích, 60 Ni sau trở trạng thái phát hai photon gamma, photon có lượng xấp xỉ 1,2 MeV Biết chu kì bán rã phân rã 5,27 năm Xác định số hạt nhân 60 Co có mặt nguồn 6000 Ci thường dùng bệnh viện 22 14 11 22 A 5,33.10 B 3, 2.10 C 9,98.10 D 3, 69.10 Hướng dẫn: 60 - Độ phóng xạ hạt nhân Co là: skkn HN ln H.T 6000.3, 7.1010.5, 27.365, 25.86400 N N 5,33.10 22 hat T ln ln Câu 10: Một bệnh nhân điều trị đồng vị phóng xạ, dùng tia để diệt tế bào bệnh Thời gian chiếu xạ lần đầu 30 phút, sau tháng bệnh nhân phải tới bệnh viện khám bệnh tiếp tục chiếu xạ Biết đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã T = tháng (coi ) dùng nguồn phóng xạ lần đầu Hỏi lần chiếu xạ thứ phải tiến hành để bệnh nhân chiếu xạ với lượng tia lần đầu? A 40 phút B 20 phút C 28,2phút D 42,42 phút Hướng dẫn: - Áp dụng cơng thức tính nhanh cho toán điều trị ung thư: ∆ N1 30 =2 =1 Suy ra: t2 = 42,42 phút - Ta có: ∆ N t2 Câu 11: Một người bệnh phải chạy thận phương pháp phóng xạ Nguồn phóng xạ đuợc sử dụng có chu kỳ bán rã T =40 ngày Trong lần khám người bệnh chụp khoảng thời gian 12phút Do bệnh giai đoạn đầu nên tháng người lần phải tới bệnh viện để chụp cụ thể lịch hẹn với bác sĩ sau: Thời gian: 08h Ngày 05/11/2021 PP điều trị: Chụp phóng xạ (BS Lê Yến) Thời gian: 08h Ngày 20/11/2021 PP điều trị: Chụp phóng xạ (BS Lê Yến) Hỏi lần chụp thứ người cần chụp khoảng thời gian để nhận liều lượng phóng xạ lần trước: Coi khoảng thời gian chụp nhỏ so với thời gian điều trị lần A 15,24phút B 18,18phút C 20,18phút D 21,36phút Hướng dẫn: - Áp dụng cơng thức tính nhanh cho tốn điều trị ung thư: skkn 10 - Ta có: 30 ∆ N1 12 =2 40 =1 Suy ra: t2 = 20,18 phút ∆ N2 t2 Câu 12: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời câu từ đến Phóng xạ trình phân rã tự phát hạt nhân khơng bền vững Q trình phân rã kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ điện từ Ngoài đồng vị phóng xạ có sẵn tự nhiên, người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ gọi đồng vị phóng xạ nhân tạo Các đồng vị phóng xạ có nhiều ứng dụng khoa học công nghệ Năm 1898, nữ bác học Marie Curie phát ngun tố , sau khơng lâu đồng vị phóng xạ (ĐVPX) ứng dụng điều trị bệnh Cũng đời lĩnh vực sinh học phóng xạ ung thư học phóng xạ 30 năm sau chiến tranh giới thứ II thời kỳ nhiều ĐVPX phát minh ứng dụng y học Ngày nay, ĐVPX ứng dụng rộng rãi điều trị bệnh Y học hạt nhân (YHHN) ứng dụng tác dụng sinh học xạ ion hóa lên tế bào, mơ bị bệnh, điều làm cho YHHN trở thành chuyên ngành lâm sàng So với chẩn đốn, điều trị phải dùng liều lớn hơn, tác động phóng xạ lên mơ lành lớn nhiều Đó khó khăn hạn chế điều trị phóng xạ, nhiên, nhiều trường hợp phương pháp điều trị hữu hiệu, nhanh gọn, đơn giản, an toàn ưu việt so với phương pháp điều trị khác Các phương thức điều trị xạ ion hóa (Radiotherapy) ĐVPX: + Xạ trị chuyển hố ( Metabolictherapy) + Xạ trị áp sát (Brachytherapy) + Xạ trị chiếu ngồi (Teletherapy) 1/ Phóng xạ tượng hạt nhân: A phát xạ điện từ B tự phát tia C tự phát phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác D phóng tia phóng xạ, bị bắn phá hạt chuyển động với tốc độ lớn 2/ Kết luận chất tia phóng xạ khơng đúng? A Tia có chung chất sóng điện từ có bước sóng khác B Tia α dòng hạt nhân nguyên tử C Tia β dịng hạt mang điện D Tia γ sóng điện từ 3/ Trong điều trị bệnh ung thư, bệnh nhân chiếu xạ với liều xác định từ nguồn phóng xạ Biết nguồn có chu kỳ bán rã năm Khi nguồn sử dụng lần đầu thời gian cho liều xạ 10 phút Hỏi sau hai năm thời gian cho liều xạ bao nhiêu? A 14,1 phút B 10 phút C 20 phút D phút skkn 11 Hướng dẫn: - Áp dụng cơng thức tính nhanh cho toán điều trị ung thư: ∆ N1 10 - Ta có: ∆ N =2 t =1 Suy ra: t2 = 14,1 phút 2 Dạng 6: Ứng dụng phản ứng phân hạch lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân tàu ngầm hạt nhân Câu 13: Để tăng cường sức mạnh hải quân, Tháng 12/2009 Việt Nam đặt mua theo dự án 636 Varshavyanka trị giá tỷ USD tàu ngầm đại lớp Kilô Nga đặt tên theo tỉnh thành là: HQ – 182 Hà Nội, HQ – 183 Hồ Chí Minh,… Trong HQ – 182 Hà Nội có cơng suất động 4400 kW chạy điêzen – điện Nếu động dùng lượng phân hạch hạt nhân với hiệu suất 20% trung bình hạt phân hạch tỏa lượng 23 200 MeV Lấy NA = 6,023.10 Coi trị số khối lượng nguyên tử tính theo u số khối Thời gian tiêu thụ hết 0,5 kg A 18,6 ngày B 21,6 ngày C 20,1 ngày D 19,9 ngày Hướng dẫn: - Công suất có ích: A1 ¿ P t - Cơng suất toàn phần: A2=N ∆ E= m NA ∆E M A1 100 A2 −13 H m N A ∆ E 1,6 10 Suy ra: t= =21,5738 ngày P M 100 - Hiệu suất lò động cơ: H= Câu 14: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời câu từ đến Lò phản ứng hạt nhân thiết bị để khởi động, kiểm soát, trì chuỗi phản ứng hạt nhân Lị phản ứng hạt nhân thường sử dụng để tạo điện cung cấp lượng cho số tàu ngầm, tàu sân bay…mà quân đội Hoa Kì phát triển mạnh Nhiên liệu lò thường Sự phân hạch hạt nhân nơtron (tính trung bình), có kèm theo giải phóng 2,5 số Các nơtron kích thích hạt nhân khác phân hạch để tạo nên phản ứng dây truyền không điều khiển Các lò phản ứng hạt nhân điều khiển để đảm bảo lượng tỏa từ lị phản ứng khơng đổi theo thời gian, trường hợp skkn 12 người ta thường dùng điều khiển ngập sâu vào lò để hấp thụ số nơtron thừa 1/ Thanh điều khiển có chứa: A Bạch kim B Vàng kim loại có nguyên tử lượng lớn C Bo Cađimi D Nước 2/ Thanh điều khiển ngập sâu vào lò để hấp thụ số nơtron thừa đảm bảo số nơtron giải phóng sau phân hạch là: A notron B nhiều notron C notron D tuỳ thuộc kích thước điều khiển 3/ Trong phản ứng phân hạch urani lượng trung bình tỏa hạt nhân bị phân hạch 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500 000KW, hiệu suất 20% Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani xấp xỉ bao nhiêu? (1 năm có 365 ngày) Lấy NA = 6,023.1023 A 961kg B 1121 kg C 1352,5 kg D 1421 kg Hướng dẫn: - Cơng suất có ích: A1 ¿ P t - Cơng suất tồn phần: A2=N ∆ E= - Hiệu suất lò động cơ: H= m NA ∆E M A1 100 A2 - Suy ra: khối lượng nhiên liệu cần dùng năm là: m= P t M 100 10 365.24 60.60 235 100 = =961283,83( g) ≈ 961(kg) H N A ∆ E 20.6,023 1023 200 1,6 10−13 skkn 13 Câu 15: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời câu từ đến Phản ứng phân hạch xem phát minh có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn lao lịch sử phát triển khoa học công nghệ hạt nhân nhân loại kỉ 20 Ngày nay, lượng hạt nhân khái niệm không cịn q xa lạ với người Nó có ứng dụng đa dạng, từ sản xuất lượng, chế tạo vũ khí chí phục vụ cho nghiên cứu khoa học khác Đây dự đoán nguồn lượng hiệu suất cao tương lai nhằm thay cho loại nhiên liệu hóa thạch giúp hạn chế lượng khí thải nhà kính, giảm lượng khói bụi, Tuy nhiên, lượng phản ứng phân hạch tiềm ẩn rủi ro lớn Bằng chứng giới xảy vụ tai nạn hạt nhân thảm khốc với hệ luỵ gây hậu hạt nhân nghiêm trọng cho người Three Mile Irland (Mỹ), Chernobyl (Ukraine) Phukushima (Nhật bản) Phản ứng phân hạch “thủ phạm” làm phát nổ khối Uranium Plutonium hai bom nguyên tử (còn gọi bom A), huỷ diệt hai thành phố Hiroshima Nagasaki đất nước Nhật Bản năm 1945 Bên cạnh đó, chất thải phóng xạ lượng hạt nhân từ lâu trở thành chủ đề gây tranh cãi Nếu không bảo quản cách, chất thải từ hoạt động sản xuất điện hạt nhân gây nhiễm mơi trường Ngày nay, đáy biển trở thành bãi thải cho tàu ngầm hạt nhân container chứa chất thải hạt nhân Vì vậy, việc xử lý chất thải triệt để mối quan tâm hàng đầu nhà nghiên cứu nhằm cứu sống đại dương bị ô nhiễm ngày Nhưng mặt khác, phản ứng phân hạch, với vai trị khơng thể thay 440 lò phản ứng 30 nước giới đóng góp 17% tổng điện tồn cầu, có cống hiến lớn lao cho hạnh phúc phồn vinh loài người Phản ứng phân hạch, hay lượng hạt nhân nguyên tử nói chung, có hai mặt – lợi hại Trách nhiệm người tương lai phải hạn chế mặt tác hại mở rộng mặt ích lợi cách hiệu 1/ Phát biểu không lượng phản ứng phân hạch? skkn 14 A Giảm khí thải nhà kính B Khả rủi ro gặp cố cao C Là nguồn cung cấp điện ổn định, lâu dài D Không thể gây ô nhiễm môi trường 2/ Câu sau sai nói ứng dụng phản ứng phân hạch? A.Chế tạo tàu ngầm nguyên tử B Làm động máy bay dân dụng C.Chế tạo bom nguyên tử D Xây dựng nhà máy điện nguyên tử 3/ Một tàu phá băng công suất 16MW Tàu dùng lượng phân hạch hạt nhân U 235 Trung bình phân hạch tỏa 200MeV Nhiên liệu dùng lị U làm giàu đến 12,5% (tính theo khối lượng) Hiệu suất lò 30% Hỏi tàu làm việc liên tục tháng cần kg nhiên liệu (coi ngày làm việc 24 giờ, tháng tính 30 ngày) A 40,45kg B 80,9 kg C 10,11kg D 24,3kg Hướng dẫn: - Công suất có ích: A1 ¿ P t - Cơng suất tồn phần: A2=N ∆ E= - Hiệu suất lị động cơ: H= m NA ∆E M A1 100 A2 - Suy ra: khối lượng Urani cần dùng tháng là: P t M 100 16 10 3.30 24 60 60 235 100 m= = =5056,6163(g) 23 −13 H NA ∆E 30.6,023 10 200 1,6 10 - Khối lượng nhiên liệu làm giàu là: mnhiênliệu = mU 100 =40452,93 ( g ) ≈ 40,45(kg) 12,5 Dạng 7: Ứng dụng phản ứng nhiệt hạch tương lai Câu 16: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời câu từ đến Phản ứng tổng hợp hạt nhân (còn gọi phản ứng nhiệt hạch) cung cấp nguồn lượng khổng lồ cho Mặt trời qua việc kết hợp nguyên tố nhẹ hydro hay heli Nếu khai thác phản ứng Trái đất có nguồn lượng vơ tận với nguyên liệu nước biển Nguồn lượng khơng phát khí thải nhà kính, khơng tạo chạy đua hạt nhân khơng có nguy phát sinh tai nạn thảm skkn 15 khốc Tuy nhiên q trình phản ứng khó thực hiện: trước tiên cần phải tạo môi trường plasma với nhiệt độ cao (50 triệu đến 100 triệu độ), mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao phải đủ dài Lị phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ITER (International Thermonuclear Eperimental Reactor), xây dựng Cadarach miền nam nước Pháp, nghiên cứu "chế độ plasma đốt nóng" lượng nhiệt tỏa từ phản ứng nhiệt hạch lớn lượng nhiệt cung cấp cho phản ứng nhiệt hạch Tổng lượng nhiệt nhận từ ITER gấp lần lượng nhiệt cung cấp từ bên phản ứng gần liên tục, đạt từ 10 đến 30 lần phản ứng thời gian ngắn 1/ Tìm phát biểu sai Điều kiện để thực phản ứng tổng hợp hạt nhân A nhiệt độ cao tới hàng chục triệu độ B thời gian trì nhiệt độ cao phải đủ lớn C mật độ hạt nhân phải đủ lớn D khối lượng hạt nhân phải đạt khối lượng tới hạn 2/ So với phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân có ưu điểm là: A tạo lượng lớn nhiều lần với khối lượng tham gia phản ứng B nguồn nhiên liệu có nhiều tự nhiên C gây ô nhiễm môi trường D A, B C 3/ Cho phản ứng hạt nhân: Biết độ hụt khối , Cho D2O, tồn Nước tự nhiên có chứa 0,015% tách từ 1kg nước làm nhiên liệu dùng cho phản ứng tỏa lượng A 3,46.108 kJ B 1,73.1010 kJ C 3,46.1010 kJ skkn D 30,762.106 kJ 16 Hướng dẫn: - Năng lượng tỏa từ phản ứng là: - Số phân tử có nước là: (phân tử) - Mỗi phản ứng cần dùng phân tử nước là: Năng lượng tỏa tổng hợp từ Câu 17: Dựa vào thông tin cung cấp để trả lời câu từ đến Nhu cầu sử dụng lượng người khơng giới hạn, nguồn ngun liệu để tạo lượng Trái Đất ngày cạn kiệt Do đó, việc tìm kiếm nguồn lượng vấn đề cấp thiết quốc gia Các nhà máy hạt nhân dùng phản ứng phân hạch – tức phân rã hạt nhân nguyên tố nặng urani, thori plutoni thành hạt nhân nhẹ Trong phản ứng hạt nhân nặng bị neutron bắn phá, đập vỡ thành hạt nhân nhẹ giải phóng lượng Nhược điểm trình sinh chất thải phóng xạ tồn lâu dài khó xử lí xảy tai nạn hạt nhân vô khủng khiếp Thực tế tự nhiên có nguồn lượng gần vơ tận: lượng từ Mặt Trời Năng lượng đến từ "lò" phản ứng nhiệt hạch bên lõi Nếu khai thác phản ứng Trái đất có nguồn lượng vô tận với nguyên liệu nước biển Nguồn lượng khơng phát khí thải nhà kính, khơng tạo cặn bã phóng xạ Trung Quốc nước lên kế hoạch sản xuất điện nhiệt hạch thương mại hữu ích vào năm 2050 Khi hồn thành lị phản ứng CFETR vào năm 2035, sản sinh cơng suất cực đại Gigawatt thông qua kết nối mà không làm sập mạng lưới điện dân dụng skkn 17 1/ Phản ứng nhiệt hạch là: A nguồn gốc lượng Mặt Trời B tách hạt nhân nặng thành hạt nhân nhẹ nhờ nhiệt độ cao C phản ứng hạt nhân thu lượng D phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành hạt nhân nặng 2/ Phát biểu không không phản ứng nhiệt hạch là: A Bom H ứng dụng phản ứng nhiệt hạch dạng phản ứng nhiệt hạch khơng kiểm sốt B Được thực lò phản ứng hạt nhân C Sạch phản ứng phân hạch không tạo cặn bã phóng xạ D Có nguồn nguyên liệu dồi 3/ Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: Biết khối lượng hạt nhân D, T, He lần ; khối lượng hạt n Cho biết suất tỏa nhiệt TNT 4,1kJ/kg lượt Năng lượng tỏa có kmol He tạo thành vụ nổ lượng tương skkn 18 ... Tỉ lệ số hạt nhân số hạt nhân mẹ mẫu 2.1.3 Tỉ lệ khối lượng hạt nhân hạt nhân mẹ mẫu 2.1.4 Năng lượng phản ứng hạt nhân 2.1.5 Hiệu suất lò phản ứng hạt nhân 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng. .. kết cao kì thi THPT Quốc Gia, dành nhiều điểm 9,10 cho môn Vật lí tỉnh nhà, tiếp cận tốt thi đánh giá lực, tơi mạnh dạn tìm hiểu đề tài : “ Phương pháp giải nhanh số tập Vật lí hạt nhân nâng cao. .. 2.1.2 Tỉ lệ số hạt nhân số hạt nhân mẹ mẫu skkn - Số hạt nhân mẹ lại sau thời gian phân rã t: N =N T mẹ −t - Số hạt nhân tạo thành sau thời gian t: - Ta suy cơng thức tính nhanh số tuổi mẫu đá chứa