Vật lý hạt nhân full
Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 1 VẬT LÝ HẠT NHÂN Là chương được đánh giá là khá dễ trong đề thi ĐH ( gồm chương mạch LC,Lượng tử, Sóng ánh sáng và Hạt nhân ) chiếm số lượng dao động từ 5-6 câu. Các dạng bài tập không quá mở rộng,không nhiều dạng. Các em nên tập trung cố gắng dành tuyệt đối số điểm ở những chương này Dưới đây là tổng hợp toàn bộ về LÝ THUYẾT & CÔNG THỨC & GIẢI NHANH & KỸ NĂNG BẤM MÁY TÍNH 570ES PLUS & TỔNG HỢP CÓ GIẢI CHI TIẾT CÁC BÀI VẬT LÝ HẠT NHÂN TỪ 2007-2013 !! Bài viết 86 trang !! Đảm bảo đây là tổng hợp đầy đủ nhất về VẬT LÝ HẠT NHÂN ! Các em có thể vào page https://www.facebook.com/hanhung36 để tải thêm các tài liệu khác , cảm ơn các em đã quan tâm và ủng hộ . Có gì sai sót các em có thể ý kiến lại để ad có thể oàn thiện hơn .Chúc các em thi tốt THANKS YOU FOR YOUR ATTENTION Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 2 CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 1: CẤU TẠO HẠT NHÂN Dạng 1: Xác định thành phần cấu tạo hạt nhân 1. Hạt nhân: Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt là proton (m p = 1,00728u; q p = +e) và nơtron (m n = 1,00866u; không mang đin tch), gọi chung là nuclon. Kí hiu của hạt nhân nguyên t ha học X: A Z X Z: nguyên tử s (s th t trong bng h thng tun hon s proton ở hạt nhân s electron ở v nguyên tử). A: S khi tng s nuclon. N = A - Z: S nơtron 2. Đồng vị: Cùng Z nhưng khác A (cùng prôtôn v khác s nơtron) Vd: Hidro c ba đồng vị: + Hidro thường 1 1 H chiếm 99,99% hidro thiên nhiên + Hidro nặng 2 1 H còn gọi l đơtêri 2 1 D chiếm 0,015% hidro thiên nhiên + Hidro siêu nặng 3 1 H còn gọi là triti 3 1 T 3. Khối lượng hạt nhân: Khi lượng hn rất lớn so với khi lơng của êlectron, vì vậy khi lượng nguyên tử gn như tập trung toàn bộ ở hn. Đơn vị khi lượng nguyên tử, kí hiu: u = 12 1 khi lượng của đồng vị Cacbon C 12 6 1u = 1,66055.10 -27 kg Theo đơn vị MeV/c 2 : 1u = 931,5 MeV/c 2 (1eV = 1,6.10 -19 J; 1MeV = 1,6.10 -13 J) Vậy khi lượng hạt nhân c 3 đơn vị: u, kg và MeV/c 2 4. Lực hạt nhân: Lc tương tác giữa các nuclon gọi là lc hạt nhân. Lc hạt nhân không có cùng bn chất với lc tĩnh đin hay lc hấp dẫn. Lc hạt nhân là lc tương tác mạnh chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kch thước hạt nhân. Thành công không có bước chân của kẻ lười biếng Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10 -15 . 1 3 A m Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 3 Dạng 2: Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng 1. Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng: E = m.c 2 Với c = 3.10 8 m/s là vận tc ás trong chân không. @ Khi lượng động: m = @ Một hạt có khi lượng nghỉ m 0 , khi chuyển động với vận tc v sẽ c động năng l W đ =W–W 0 =mc 2 – m 0 c 2 = c 2 – m 0 c 2 . Trong đ W = mc 2 gọi l năng lượng toàn phn và W 0 = m 0 c 2 gọi l năng lượng nghỉ. 2. Độ hụt khối của hạt nhân: m = Zm p + (A - Z)m n - m X m X là khi lượng hạt nhân A Z X 3. Năng lượng liên kết: W LK = m.c 2 4. Năng lượng liên kết riêng: l năng lượng liên kết tnh cho một nuclon: lk W A Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững (không quá 8,8MeV/nuclôn). Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học. Dạng 3: Phản ứng hạt nhân 1. Phương trình phản ứng: 3 1 2 4 1 2 3 4 1 2 3 4 A A A A Z Z Z Z X X X X+ ® + 2. Các định luật bảo toàn + Bo toàn s nuclôn (s khi): A 1 + A 2 = A 3 + A 4 + Bo ton đin tích (nguyên tử s): Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 + Bo ton động lượng: 443322114321 vmvmvmvhaympppp + Bo ton năng lượng: 4321 XXXX KKEKK Trong đ: E l năng lượng phn ng hạt nhân 2 1 2 X x x K m v= l động năng cđ của hạt X 2 2 0 1 c v m 2 2 0 1 c v m Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 4 + Không c định luật bo toàn khi lượng. 3. Năng lượng của phản ứng hạt nhân: W = ( tröôùc m - sau m ).c 2 0 W > 0 m trước > m sau : Ta năng lượng. W < 0 m trước < m sau : Thu năng lượng 4. Năng lượng tỏa 1mol khí: A lk A lk m W = N W nN W A 5. Năng lượng tạo thành m(g) hạt X: A m W N E A Ý chí là sức mạnh để bắt đầu công việc một cách đúng lúc. Chuyến đi vạn dặm bắt đầu bằng một bước chân! Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 5 CHỦ ĐỀ 3: PHÓNG XẠ 1. Hiện tượng phóng xạ: là quá trình phân hủy t phát của một hạt nhân không bền vững (t nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân hủy này kèm theo s tạo ra các hạt và có thể kèm theo s phát ra các bc xạ địên từ. Hạt nhân t phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau khi phân hủy gọi là hạt nhân con. 2. Đặc tính: + Phóng xạ là phn ng hạt nhân ta năng lượng. + Phóng xạ mang tính t phát không phụ thuộc vào yếu t bên ngoi như: nhit độ, áp suất 3. Các dạng tia phóng xạ: 4. Chu kì bán rã: l khong thời gian để ½ s hạt nhân nguyên tử biến đi thnh hạt nhân khác. 693,02ln T : Hằng s phóng xạ ( 1 s ) 5. Định luật phóng xạ: S hạt nhân (khi lượng) phng xạ gim theo qui luật hàm s mũ N = 0 t Ne = 0 2 t T N ; m = t em . 0 = 0 2 t T m N 0 , m 0 : s hạt nhân v khi lượng ban đu tại t = 0. Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 6 N, m: s hạt nhân v khi lượng cn lại vo thời điểm t. 0 0 m m m N N N ,:mN s hạt nhân v khi lượng bị phân rã (thành chất khác) Chú ý: + % còn lại: 0 100% ? m m + % phân rã: 0 100% ? m m Dạng 1: Các đại lượng đặc trưng của phóng xạ 1. Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau t/g t: t T t eNNN .2. 00 2. Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân còn được tạo thành và bằng số hạt ( hoặc e - hoặc e + ) được tạo thành: )1( 00 t eNNNN Khi lượng hạt nhân mới tạo thành: 'm = '. ' A N N A A’ l s khi của hạt nhân mới tạo thành Khối lượng hạt nhân con (chất mới tạo thành sau thời gian t): 0 con con A m m m A c.laïi meï Hoặc 0 . con con A A m N N N c.laïi 3. Trong sự phóng xạ , xác định thể tích (khối lượng) khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ. 'N He = N = N 0 – N = N 0 (1- t e . ) = N 0 (1- T t 2 ) + Khi lượng khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ:m He = 4 A He N N Phóng xạ Alpha ( ) Phóng Bêta: có 2 loại là - và + Phóng Gamma ( ). Bản chất L dng hạt nhân Hêli ( 4 2 He ) - : là dòng electron ( 0 1 e ) + : là dòng pôzitron ( 0 1 e ) L sng đin từ c rất ngắn ( 10 -11 m), cũng l dng phôtôn c năng lượng cao. Phương trình 44 22 AA ZZ X Y He Rút gọn: 4 2 AA ZZ XY Vd: 226 222 4 88 86 2 Ra Rn He Rút gọn 226 222 88 86 Ra Rn - : 0 11 AA ZZ X Y e V dụ: 14 14 0 6 7 1 C N e + : 0 11 AA ZZ X Y e V dụ: 12 12 0 7 6 1 N C e Sau phng xạ hoặc xy ra quá trình chuyển từ trạng thái kch thch về trạng thái cơ bn phát ra phô tôn. Tốc độ v 2.10 7 m/s. v c = 3.10 8 m/s. v = c = 3.10 8 m/s. Khả năng Ion hóa Mạnh Mạnh nhưng yếu hơn tia Yếu hơn tia và Khả năng đâm xuyên + Đi được vi cm trong không khí (S max = 8cm); vài m trong vật rắn (S max = 1mm) + S max = vài m trong không khí. + Xuyên qua kim loại dy vi mm. + Đâm xuyên mạnh hơn tia và . C thể xuyên qua vài m bê-tông hoặc vài cm chì. Trong điện trường Lch Lch nhiều hơn tia alpha Không bị lch Chú ý Trong chui phng xạ thường kèm theo phng xạ nhưng không tồn tại đồng thời hai loại . Cn c s tồn tại của hai loại hạt 00 1 1 0 AA ZZ X Y e nơtrinô. 00 1 1 0 AA ZZ X Y e phn nơtrinô Không lm thay đi hạt nhân. Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 7 + Thể tch kh Heli được tạo thnh (đktc) sau thời gian t:V = 22,4 A He N N 4. Bảng quy luật phân rã t = T 2T 3T 4T 5T S hạt còn lại N 0 /2 N 0 /4 N 0 /8 N 0 /16 N 0 /32 S hạt đã phân rã N 0 /2 3N 0 /4 7N 0 /8 15N 0 /16 31N 0 /32 Tỉ l % đã rã 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875% Tỉ l đã rã &cn lại 1 3 7 15 31 5. Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t t T t emmm .2. 00 6. Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t )1( 00 t emmmm Trong đ: + N 0 , m 0 là s nguyên tử, khi lượng chất phóng xạ ban đu + T là chu kỳ bán rã. + TT 963,02ln : là hằng s phóng xạ; và T không phụ thuộc vo tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bn chất bên trong của chất phóng xạ. + 0 AA mV N N N AV 3 0 22,4V dm + Nếu t << T 1 t e , ta có: 00 (1 1 )N N t N t Dạng 3: Các bài toán tính phần trăm 1. Phần trăm số nguyên tử (khối lượng) chất phóng xạ bị phóng xạ sau thời gian t phân rã là: % N = 0 N N .100% = (1- t e . ).100% % m = 0 m m .100% = (1- t e . ).100% Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 8 2. Phần trăm số nguyên tử (khối lượng) còn lại của chất phóng xạ sau thời gian t %N = 0 N N .100% = t e . .100% %m = 0 m m .100% = t e . .100% Dạng 4: Tính chu kỳ bán rã của các chất phóng xạ 1. Biết tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử còn lại: N N 0 N N t T 0 ln 2ln 2. Biết tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử bị phân rã: 0 N N )1ln( 2ln. 0 N N t T 3. Biết tỉ số số hạt nhân ở các thời điểm t 1 và t 2 : 2 1 N N 2 1 12 ln 2ln)( N N tt T 4. Biết tỉ số số hạt nhân bị phân rã tại 2 thời gian khác nhau 2 1 N N 1 N là s hạt nhân bị phân rã trong thời gian t 1 Sau đ t (s): 2 N là s hạt nhân bị phân rã trong thời gian t 2 =t 1 2 1 ln 2ln. N N t T 5. Biết thể tích khí Heli tạo thành sau thời gian phóng xạ t ) .4,22 . 1ln( 2ln. 0 m VA t T Dạng 5: Tính tuổi của các mẫu vật cổ 1. Biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) còn lại và khối lượng (số nguyên tử) ban đầu của một lượng chất phóng xạ Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 9 0 m m => t = 2ln ln. 0 m m T hay 0 N N =>t = 2ln ln. 0 N N T 2. Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) bị phóng xạ và khối lượng (số nguyên tử) còn lại của một lượng chất phóng xạ m m' =>t = 2ln )1 '. '. ln(. Am mA T Hoặc N N => t = 2ln )1ln(. N N T 3. Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) còn lại của hai chất phóng xạ có trong mẫu vật cổ 2 1 N N =>t = 12 012 021 . . ln NN NN với 1 1 2ln T , 2 2 2ln T 4. Tính tuổi khi biết tỉ số khối lượng: m X : khi lượng chất tạo thành sau phân rã m: khi lượng của chất ban đu Ta có: 1 )1( 0 0 t t t X e em em m m m m + Nếu 2ln 1 1 t m m X + Nếu 4ln 1 3 t m m X Ta có: A A e AeN AeN N N m m X t t X t X )1( )1( 0 0 5. Gọi k là tỉ số giữa số nguyên tử chất tạo thành và số nguyên tử ban đầu, thì tuổi của mẫu chất được xác định: 2ln )1ln( k Tt Dạng 6: Bài toán vận dụng các định luật bảo toàn: A D B C E 1. Liên hệ giữa động lượng và động năng: mKp mvK mvp 2 2 1 2 2 2. Động năng các hạt B, C: Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học Trang 10 C B CB m KE mm C K E mm m CB B 3. % năng lượng toả ra chuyển thành động năng của các hạt B, C %K C = .100% C K E = CB B mm m 100% %K B = 100% - %K C 4. Vận tốc chuyển động của hạt B, C: K C = 2 1 mv 2 v = 2K m 5. Định luật bảo toàn năng lượng: A B C D K K E K K 6. Tính góc áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: 12 p p p=+ ur uur uur biết · 12 ,ppj = uur uur 2 2 2 1 2 1 2 2p p p p p cosj= + + hay 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 ( ) ( ) ( ) 2mv mv m v m m v v cosj= + + hay 1 1 2 2 1 2 1 2 2mK m K m K mm K K cosj= + + Tương t khi biết · 11 φ,pp= uur ur hoặc · 22 φ,pp= uur ur Trường hợp đặc bit: 12 pp^ uur uur 2 2 2 12 p p p=+ Tương t khi 1 pp^ uur ur hoặc 2 pp^ uur ur v = 0 (p = 0) p 1 = p 2 1 1 2 2 2 2 1 1 K v m A K v m A = = » Tương t v 1 = 0 hoặc v 2 = 0. Chú ý: Câu 36 (Đề thi tuyển sinh Đại học 2008) Hạt nhân A đang đng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khi lượng m B và hạt α c khi lượng m . Tỉ s giữa động năng của hạt nhân B v động năng của hạt α ngay sau phân rã bằng p ur 1 p uur 2 p uur φ [...]... hạt nhân Z X Tìm số hạt p , n có trong mẫu hạt nhân đó Nếu có khối lượng m suy ra số hạt hạt nhân X là : Sớ mol : n N= m N A (hạt) A m N V Hằng Sớ Avơgađrơ: N A = 6,023.1023 ngun tử/mol A N A 22,4 Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.N A (hạt) +Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt. .. khới lượng mol của hạt nhân urani 92 U là 238 gam / mol 238 Sớ nơtron trong 119 gam urani 92 U là : A 2,2.10 25 hạt B 1,2.10 25 C 8,8.10 hạt 25 m 238 hạt D 4,4.10 25 hạt 119 HD Giải: Sớ hạt nhân có trong 119 gam urani 92 U là : N = N A 6,02.10 23 3.01.10 23 hạt A 238 238 Suy ra sớ hạt nơtron có trong N hạt nhân urani 92 U là : (A-Z) N = ( 238 – 92 ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt Đáp án : D Bài... A1 A2 B 4 A 2 C 3 A 2 A1 D 3 A1 A1 A2 Dạng 2: Xác định lượng chất đã bị phân rã : a.Phương pháp: - Cho khối lượng hạt nhân ban đầu m 0 ( hoặc số hạt nhân ban đầu N 0 ) và T Tìm khối lượng hạt nhân hoặc số hạt nhân đã bị phân rã trong thời gian t ? -Khối lượng hạt nhân bị phân rã: -Số hạt nhân bị phân rã là : Δm = m0 m m0 (1 2 ΔN = N 0 N N 0 (1 2 t T t T ) m0 (1 e t ) ) N 0 (1... tỉ sớ giữa sớ hạt nhân pơlơni Đừng xấu hổ khi khơng biết, chỉ xấu hổ khi khơng học Trang 35 Sưu tầm : Hàn Quốc Hùng SĐT: 0988.005.010 và sớ hạt nhân chì trong mẫu là 1 Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ sớ giữa sớ hạt nhân pơlơni và sớ hạt nhân 3 chì trong mẫu là A 1 B 1 9 C 1 16 D 1 15 25 Giải cách 1: Tại thời điểm t1 , tỉ sớ giữa sớ hạt nhân pơlơni và sớ hạt nhân chì trong mẫu... ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt Đáp án : D Bài 2 Cho sớ Avơgađrơ là 6,02.10 23 mol-1 Sớ hạt nhân ngun tử có trong 100 g Iớt 131 I là : 52 A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt HD Giải : Sớ hạt nhân ngun tử có trong 100 g hạt nhân I là : N = c.TRẮC NGHIỆM: m 100 N A 6,02.10 23 hạt Chọn B A 131 238 Câu 1 (CĐ- 2009): Biết NA = 6,02.1023 mol-1 Trong 59,50g 92 U có... u A mP > u > mn B mn < mP < u C mn > mP > u D mn = mP > u 11 Câu 8 Cho hạt nhân 5 X Hãy tìm phát biểu sai A Hạt nhân có 6 nơtrơn B Hạt nhân có 11 nuclơn C Điện tích hạt nhân là 6e D Khới lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u Câu 9(ĐH–2007): Phát biểu nào là sai? A Các đồng vị phóng xạ đều khơng bền B Các ngun tử mà hạt nhân có cùng sớ prơtơn nhưng có sớ nơtrơn (nơtron) khác nhau gọi là đồng... 4.138 = 552 ngày đêm Bài 2: Tính sớ hạt nhân bị phân rã sau 1s trong 1g Rađi 226 Ra Cho biết chu kỳ bán rã của 226 Ra là 1580 năm Sớ Avơgađrơ là NA = 6,02.1023 mol-1 A 3,55.1010 hạt B 3,40.1010 hạt C 3,75.1010 hạt D 3,70.1010 hạt HD Giải: Sớ hạt nhân ngun tử có trong 1 gam 226 Ra là : N0 = m 1 N A 6,022.10 23 2,6646.10 21 hạt A 226 Suy ra sớ hạt nhân ngun tử Ra phân rã sau 1 s là :... Hùng SĐT: 0988.005.010 Bài 3 : Hạt nhân 88 Ra có chu kì bán rã 1570 năm phân rã thành 1 hạt và biến đởi thành hạt nhân X Tính sớ hạt nhân X được tạo thành trong năm thứ 786 Biết lúc đầu có 2,26 gam radi Coi khới lượng của hạt nhân tính theo u xấp xĩ bằng sớ khới của chúng và NA = 6,02.1023 mol-1 226 HD Giải Phương trình phản ứng: mRa = m0 ( 2 sớ hạt nhân 785 1570 222 86 -2 786... 2 90 231 Cấu tạo hạt nhân 90Th gồm 231 hạt nucln với 90 hạt prơtơn và 231 – 90 = 141 hạt nơtrơn 2) Gọi x là sớ phân rã , y là sớ phân rã Từ định luật bảo tồn sớ khới: 235 = 207 + 4x + 0y -> x = 7 Từ định luật bảo toàn điện tích: 90 = 82 + 2x – y -> y = 4 Mỡi hệ phân rã sẽ tạo ra một hạt nhân Hêli, mỡi phân rã sẽ tạo ra một hạt điện tử Vậy có 7 hạt nhân Hêli và 4 hạt điện tử được... Rađi , khới lượng 1 hạt nhân , 1 mol hạt nhân Rađi? c/ Tìm khới lượng riêng của hạt nhân ngun tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo cơng thức : r = r 0 A1/3 với r0 = 1,4.10—15 m , A là sớ khới d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân , năng lượng liên kết riêng , biết mp = 1,007276u , mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c 2 HD Giải : a/ Rađi hạt nhân có 88 prơton , N = . mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.N A (hạt) . +Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron. =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt notron Trang 2 CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 1: CẤU TẠO HẠT NHÂN Dạng 1: Xác định thành phần cấu tạo hạt nhân 1. Hạt nhân: Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt là proton (m p = 1,00728u;. m P > u Câu 8. Cho hạt nhân 11 5 X . Hãy tìm phát biểu sai. A. Hạt nhân c 6 nơtrôn. B. Hạt nhân c 11 nuclôn. C. Đin tch hạt nhân l 6e. D. Khi lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u. Câu