chuyên đề vật lý hạt nhân-phần 1 potx

V t lý h t nhân Chuyên ñ V t lý h t nhân Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân N i dung A Tóm t t ki n th c C u t o c a h t nhân nguyên t Phóng x H th c Anhxtanh gi a lư ng kh i lư ng Năng lư ng liên k t c a h t nhân Ph n ng h t nhân Các lo i ph n ng h t nhân t a lư ng B Các toán b n C Bài t p t gi i Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c C u t o c a h t nhân nguyên t H t nhân nguyên t ñư c c u t o t h t nh hơn, g i nuclon Có hai lo i nuclon: proton mang n tích ngun t dương +e nơtron khơng mang n Ký hi u h t nhân: A Z X V iZ N=A–Z A Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn : s proton : s nơtron : S kh i V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Phóng x a) ð nh nghĩa: Phóng x hi n tư ng m t h t nhân t đ ng phóng nh ng b c x g i tia phóng x bi n ñ i thành h t nhân khác Có lo i tia phóng x : • Tia α • Tia β (β+ β-) • Tia γ Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Phóng x (tt) b) ð nh lu t phóng x : M i ch t phóng x đư c đ c trưng b i m t th i gian T g i chu kỳ bán rã, c sau m i chu kỳ m t n a s nguyên t h t nhân c a ch t y ñã bi t ñ i thành ch t khác N0 = N0 e−λt 2t / T m m(t) = t /0T = m0 e−λt N(t) = V i λ= No, mo: s nguyên t , kh i lư ng ban ñ u N(t), m(t): s nguyên t , kh i lư ng ln2 h ng s phóng x T Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn th i ñi m t V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Phóng x (tt) c) ð phóng x c a m t m u ch t phóng x đư c đo b ng s phân rã m t giây: −dN = λN dt H(t) = H0 e −λt H= ðơn v ño ñ phóng x : Bq = phân rã m t giây Ci = 3,7.1010 Bq Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) H th c Anhxtanh gi a lư ng kh i lư ng N u m t v t có kh i lư ng m có m t lư ng E t l v i m, E g i lư ng ngh : E = mc2 Trong c: v n t c ánh sáng chân khơng MeV : đơn v ño kh i lư ng c 1MeV = 1,7827.10 −30 kg c2 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV c2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Năng lư ng liên k t c a h t nhân ð h t kh i c a h t nhân: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – m Trong mp, mn m tương ng kh i lư ng c a proton, nơtron c a h t nhân Năng lư ng liên k t c a h t nhân: ∆E = ∆m.c2 ∆E H t nhân có lư ng liên k t riêng Năng lư ng liên k t riêng A l n b n v ng Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Ph n ng h t nhân a) Ph n ng h t nhân tương tác gi a hai h t nhân d n ñ n s bi n ñ i c a chúng thành h t nhân khác A1 Z1 A A A A +Z22 B →Z33 C +Z44 D b) Ph n ng h t nhân tn theo đ nh lu t b o tồn: • B o toàn s nuclon: A1 + A2 = A3 + A4 • B o tồn n tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 uur uu r uur uur • B o tồn đ ng lư ng: mA v A + mB vB = mC v C + mD vD • B o tồn lư ng: (mA+mB)c2 + KA+ KB = (mC + mD) c2 + KC + KD Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Thí d (tt) - Gi i S nguyên t poloni l i th i ñi m t: N(t) = N0e-λt ⇒ Kh i lư ng pơloni cịn l i: N0 e−λt 210 N(t) m1 = 210 = NA NA S nguyên t chì t o thành (b ng s nguyên t polini ñã phân rã) ∆N = N0 – N(t) = N0(1 – e-λt) ⇒ Kh i lư ng chì t o thành: No (1 − e−λt ).206 ∆N m2 = 206 = NA NA N0 e−λt 210 4N0 (1 − e −λt ).206 = Theo gi thi t m1 = 4m2 ⇒ NA NA 824  824  − λt = ln  Do ®ó: e−λt = ;  1034  1034   824  824 824 ln  138ln  T ln 1034  1034 = 1034 = 45,2 ngày ⇒ Chän A = t=  −λ − ln2 − ln2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Thí d 3: Chu kì bán rã c a ngu n 60 27 60 27 Co x p x b ng năm Sau 10 năm, t m t Co kh i lư ng 1g s l i gam? A G n 0,75g B G n 0,25g C G n 0,50g D G n 0,10g Gi i Áp d ng công th c: m = m0 t/T = m0 m0 = = 0,25(g) ⇒ Chän B 22 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Thí d 4: T i th i ñi m ban ñ u ngư i ta có 3,0g 222 86 Rn Ron (Rn) ch t phóng x có chu kỳ bán rã T = 3,6 ngày Trong th i gian ngày, s nguyên t Rañon b phân rã là: A 4,56.1021 B 45,6.1021 C 35,7.1021 D 3,57.1021 Gi i m 6,022.1023 S nguyên t Rn ban ñ u là: N0 = NA = A 222 S nguyên t Rn b phân rã th i gian t = ngày là: ∆N = N0 − N(t) = N0 (1 − e−λt ) ln − 3 23 3,6 = 6,022.10 (1 − e ) = 3,57.1021 (nguyên tö ) ⇒ Chän D 222 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Thí d 5: 210 Po ch t phóng x có chu kỳ bán rã T = 140 ngày ð đ 84 phóng x Ho c a gi m xu ng e l n (e s c a loga t nhiên) c n kho ng th i gian bao nhiêu? A 180 ngày B 200 ngày C 202 ngày D 240 ngày Gi i H = H0 e −λt ⇐ eλt = H0 =e H ⇒ λt = t= T 140 = = = 202 (ngày) ⇒ Chän C λ ln2 ln2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân C Bài t p t gi i Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 1: 60 27 Co đ ng v phóng x phát tia β- γ v i chu kỳ bán rã T = 71,3 ngày Tìm xem m t tháng (30 ngày) ch t b n nhiêu ph n trăm A 25,3% B 16,4% C 30,5% D 40,2% Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn 60 27 Co b phân rã bao V t lý h t nhân Bài 1: 60 27 Co đ ng v phóng x phát tia β- γ v i chu kỳ bán rã T = 71,3 ngày Tìm xem m t tháng (30 ngày) ch t b n nhiêu ph n trăm A 25,3% B 16,4% C 30,5% D 40,2% Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn 60 27 Co b phân rã bao V t lý h t nhân Bài 2: Ban đ u có 2g Ron 222 86 Rn ch t phóng x v i chu kỳ bán rã T = 3,8 222 ngày Tính đ phóng x c a lư ng 86 Rn nói A 4,05.1016 (Bq) B 4,05.1015 (Bq) C 2,02.1015 (Bq) D 2,02.1016 (Bq) Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn th i ñi m t = 1,5T V t lý h t nhân 222 Bài 2: Ban đ u có 2g Ron 86 Rn ch t phóng x v i chu kỳ bán rã T = 222 3,8 ngày Tính đ phóng x c a lư ng 86 Rn nói A 4,05.1016 (Bq) B 4,05.1015 (Bq) C 2,02.1015 (Bq) D 2,02.1016 (Bq) Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn th i ñi m t = 1,5T V t lý h t nhân Bài 3: H t nhân urani 238 U phát m t s h t α m t s h t β- ñ bi n 92 thành h t nhân rañi 226 Ra S h t α s h t β- là: 88 A Hai h t α hai h t βB Ba h t α hai h t βC Ba h t α ba h t βD Ba h t α b n h t β- Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 3: H t nhân urani 238 U phát m t s h t α m t s h t β- ñ bi n 92 thành h t nhân rañi 226 Ra S h t α s h t β- là: 88 A Hai h t α hai h t βB Ba h t α hai h t βC Ba h t α ba h t βD Ba h t α b n h t β- Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 4: ð ng v bán rã c a 238 92 U 238 92 U phóng x α β đ thành đ ng v chì 206 Pb Chu kỳ 82 T = 4,5.109 năm Trong m t m u đá lúc đ u ch có 238 U 92 T l hi n gi a kh i lư ng c a U238 chì Pb 206 b ng 37 Tu i c a m u ñá là: A 1,73.108 năm B 1,73.107 năm C 3,46.108 năm D 3,46.107 năm Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 4: ð ng v bán rã c a 238 92 U 238 92 U phóng x α β đ thành đ ng v chì 206 Pb Chu kỳ 82 T = 4,5.109 năm Trong m t m u ñá lúc đ u ch có 238 U 92 T l hi n gi a kh i lư ng c a 238 chì Pb 206 b ng 37 Tu i c a m u ñá là: A 1,73.108 năm B 1,73.107 năm C 3,46.108 năm D 3,46.107 năm Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 5: M t ngơi m v a đư c khai qu t Ván quan tài c a có ch a 50g cácbon có đ phân rã 457 phân rã/phút (ch có đ ng v 14 6C phóng x ) Bi t r ng đ phóng x c a c i ñang s ng b ng 15 phân rã/phút tính 1gam cácbon Chu kỳ bán rã c a 14 6C 5600 năm Tu i c a ngơi m c b ng: A 2800 năm B 1400 năm C 4000 năm D 8000 năm Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân Bài 5: M t ngơi m v a đư c khai qu t Ván quan tài c a có ch a 50g cácbon có đ phân rã 457 phân rã/phút (ch có đ ng v 14 6C phóng x ) Bi t r ng đ phóng x c a c i ñang s ng b ng 15 phân rã/phút tính 1gam cácbon Chu kỳ bán rã c a 14 C 5600 năm Tu i c a ngơi m c b ng: A 2800 năm B 1400 năm C 4000 năm D 8000 năm Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn ... 45,6 .10 21 C 35,7 .10 21 D 3,57 .10 21 Gi i m 6,022 .10 23 S nguyên t Rn ban ñ u là: N0 = NA = A 222 S nguyên t Rn b phân rã th i gian t = ngày là: ∆N = N0 − N(t) = N0 (1 − e−λt ) ln − 3 23 3,6 = 6,022 .10 ... lý h t nhân Bài 2: Ban đ u có 2g Ron 222 86 Rn ch t phóng x v i chu kỳ bán rã T = 3,8 222 ngày Tính đ phóng x c a lư ng 86 Rn nói A 4,05 .10 16 (Bq) B 4,05 .10 15 (Bq) C 2,02 .10 15 (Bq) D 2,02 .10 16... ánh sáng chân khơng MeV : đơn v ño kh i lư ng c 1MeV = 1, 7827 .10 −30 kg c2 1u = 1, 66055 .10 -27kg = 9 31, 5 MeV c2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhân A Tóm t t ki n th c (tt) Năng lư ng