chuyên đề vật lý hạt nhân -phần 2 potx

Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Chuyên ñề Vật lý hạt nhân (tiếp theo) Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung  Nội dung và phương pháp giải  Các ví dụ  Bài tập áp dụng Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung và phương pháp giải 1. Viết phương trình phản ứng hạt nhân. (Xác ñịnh một hạt nhân nào ñó khi biết các hạt nhân khác). • Chỉ cần áp dụng ñịnh luật bảo toàn số khối (A) và ñịnh luật bảo toàn ñiện tích (bảo toàn nguyên tử số Z). 2. Tính năng lượng liên kết hay năng lượng liên kết riêng của hạt nhân - So sánh ñộ bền vững của các hạt nhân • Áp dụng công thức ñịnh nghĩa năng lượng liên kết: ∆E = ∆mc 2 với ∆m = Zm p + (A – Z)m n – m • Lưu ý: - Năng lượng liên kết riêng với A là số nuclon của hạt nhân. - Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì bền hơn.  2 1u 931MeV/c E A ∆ Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung và phương pháp giải (tt) 3. Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân: • Áp dụng công thức: Q = (M 0 – M)c 2 • Nếu Q > 0: phản ứng tỏa năng lượng. Q < 0: phản ứng thu năng lượng. (Trong ñó M 0 : tổng khối lượng các hạt nhân tham gia phản ứng M: tổng khối lượng các hạt nhân thu ñược sau phản ứng) 4. Xác ñịnh ñộng năng, vận tốc hoặc hướng bay của các hạt nhân (khi bắn hạt nhân bằng hạt nhân khác). • Phương pháp chung: - Căn cứ vào ñịnh luật bảo toàn ñộng lượng, ñịnh luật bảo toàn năng lượng ñể lập hệ phương trình. Giải hệ phương trình ñể rút ra ñại lượng cần tìm. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ - Ví dụ 1 Giải Áp dụng ñịnh luật bảo toàn nuclôn: 1 + 19 = 16 + A ⇒ A = 4 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn ñiện tích: 1 + 9 = 8 + Z ⇒ Z = 2 Vậy hạt nhân chính là (hạt nhân hêli) Chọn ñáp án B ( ) + → + α 1 19 19 16 1 9 9 8 7 3 10 4 B n proton P v o h t nh n F t o ra ph n ng: P F O x H t nh n x l : A. L B. C. N tron D. Be ¾ µ ¹ © ¹ ¶ ø ¹ © µ ¬ 1 19 16 A 1 9 8 Z Ta có: P F O X + → + A Z X 4 2 α Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ 2 Cho khối lượng proton và nơtron lần lượt là: m p = 1,007276u; khối lượng nơtron là m n = 1,008665u và 1u = 931,5MeV/c 2 . Hạt nhân có khối lượng m = 19,98950u có lăng lượng liên kết riêng là: A. 7,6662 MeV/nuclon B. 9,6662 MeV/nuclon C. 8,0323 MeV/nuclon D. 7,0738 MeV/nuclon Giải 20 10 Ne [ ]   − −   − − ∆ = = ⇒ 2 p n Áp d ng công th c: E = Zm + (A Z)m m c = 10 x 1,007276 + (20 10) . 1, 00 8665 19,986950 931,5 = 160,6465 MeV E 160,6465 V y: 8,0323 MeV /nuclon Ch n C A 20 ô ø Ë ä Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ 3 Xét phản ứng hạt nhân: Biết khối lượng các nguyên tử tương ứng m D = 2,0141u; m He = 3,0160u và khối lượng nơtron m n = 1,0087u. Cho 1u = 931,5 MeV/c 2 . Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên bằng: A. 4,19 MeV B. 3,07 MeV C. 3,26 MeV D. 5,43 MeV Giải Trong ñó * là khối lượng hạt nhân ñơteri: 2 2 3 1 1 2 D D He n + → + ( ) ( ) 2 3 1 2 2 2 0 n D He Q (M M)c 2m m m c   = − = − −     2 1 D m [ ] − −      = −   = − − = − − = ⇒ 2 1 3 2 D e D He e He 2 D He n m m m * m m 2m R t ra Q 2m m m c (2 x 2,0141 3,0160 1,0087).931,5 3,26MeV Ch n C ó ä m D : khối lượng nguyên tử ñơteri m e : khối lượng electron m He : khối lượng nguyên tử hêli Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ 4 Dùng hạt α bắn phá hạt nhân (ñứng yên) ta có phản ứng: Biết khối lượng các hạt nhân là: m α = 4,0015u; m Al = 26,974u;m P =29,970u; m n = 1,0087u; 1u = 931 MeV/c 2 ; Bỏ qua ñộng năng của các hạt sinh ra. ðộng năng tối thiểu của hạt α ñể phản ứng xảy ra là: A. 2 MeV B. 3 MeV C. 4 MeV D. 5 MeV Giải 27 13 Al + α → + 27 30 1 13 15 0 Al P n. α α α α = − = + − − = + − − − + ≥ ⇒ ≥ − ⇒ ≥ ⇒  2 2 0 Al P n 2 2 0 Q (M M)c (m m m m )c (26,974 4,0015 29,970 1,0087).931 3,0 (MeV) Ph n ng thu n ng l ng. ph n ng x y ra : K M c Mc K Q K 3,0(MeV) Ch n B ¶ ø ¨ −î §Ó ¶ ø ¶ ä Su tm bi: www.daihoc.com.vn Vt lý ht nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 5 Ngi ta dựng ht proton bn vo ht nhõn ủng yờn ủ gõy ra phn ng: . Bit ủng nng ca proton v ln lt l 5,45 MeV; 3,575 MeV v 4,0 MeV. Phỏt biu no sau ủõy ủỳng. A. Phn ng trờn thu nng lng l 2,125 MeV. B. Phn ng trờn ta nng lng l 3,26 MeV. C. Phn ng trờn ta nng lng l 2,125 MeV. D. Khụng xỏc ủnh ủc nng lng ca phn ng vỡ khụng cho khi lng cỏc ht nhõn. Gii 9 4 Be 6 3 Li 9 6 4 3 P Be Li + + + = + + = = + = + = > 2 2 P 0 Li 2 0 Li P p d ng nh lu t b o to n n ng l ng: K M c Mc K K Q (M M)c K K K 3,575 4 5,45 2,125 (MeV) Q 0 : ph n ng t a n ng l ng 2,125 (MeV) ch n C ụ đị ậ ả à ă ợ ả ứ ỏ ă ợ ọ Su tm bi: www.daihoc.com.vn Vt lý ht nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 6 Ht nhõn ủng yờn phõn ró theo phng trỡnh: Bit nng lng ta ra trong phn ng trờn l 14,15 MeV. ng nng ca ht l (ly xp x khi lng cỏc ht nhõn theo ủn v u bng s khi ca chỳng). A. 13,72 MeV B. 12,91 MeV C. 13,91 MeV D. 12,79 MeV Gii 234 92 U 234 A 92 Z U X + + + = = = = = = uur uur 234 4 230 92 2 90 x 2 2 x x x x x Ph ng tr nh ph n ng: U X p d ng nh lu t b o to n ng l ng : P P 0 (do urani ban u ng y n) P P m K 4K 2K 2m K 2m K K m 230 115 ơ ì ả ứ ụ đị ậ ả à độ ợ đầ đứ ê [...]... www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng - Bi 2 Nng l ng liờn k t c a cỏc h t nhõn: 2 H; 2 He; 1 2 56 26 Fe v 23 5 92 Ul n l t l: 2, 22; 2, 83; 4 92 v 1786 (MeV) H t nhõn b n v ng nh t l: A 2 H 1 B 3 He 2 Su t m b i: www.daihoc.com.vn C 56 26 Fe D 23 5 92 U V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng - Bi 2 Nng l ng liờn k t c a cỏc h t nhõn: 2 H; 2 He; 1 2 56 26 Fe v 23 5 92 Ul n l t l: 2, 22; 2, 83; 4 92 v 1786 (MeV)... 2 H 1 B 3 He 2 Su t m b i: www.daihoc.com.vn C 56 26 Fe D 23 5 92 U V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 3 Nng l ng liờn k t c a h t nhõn ủteri l 2, 2 MeV v c a 4 He l 28 MeV 2 4 N u hai h t nhõn ủteri t ng h p thnh 2 He thỡ nng l ng t a ra l: A 30 ,2 MeV B 25 ,8 MeV C 23 ,6 MeV D 19 ,2 MeV Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 3 Nng l ng liờn k t c a h t nhõn ủteri l 2, 2... kh i) Cho 1u = 931 MeV/c2 A 10,7.106 m/s B 1,07.106 m/s C 8 ,24 .106 m/s D 0, 824 .106 m/s Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 7 (tt) Phơng tr ì nh phản ứng: u r Px P + 9 Be 6 Li + 4 X 4 3 2 1 1 p dụng định luật bảo to n động lợng: uu uu uu r r r uu uu r r P1 = Px + PLi m Px P1 PLi = Px + Pl 2 2 2 u r P1 2mLiK Li = 2mxK 2 + 2mPK1 K Li = mxK 2 + mPK1 4x4 + 5,48 = =... 5,48 = = 3,58 (MeV) mLi 6 mLi v 2 Mặt khác : K Li = 2 v= = 2K Li = mLi u r PLi 2x3,58 (MeV) 6 (u) 2x3,58xc 2 2x3,58 2x3,58 =c = 3.108 = 10,7.106 (m / s) Chọn A 6x931 6x931 6x931 Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 7 (tt) Chỳ ý: 1) Xột ph n ng: A + B C + D Ngoi cỏch tớnh nng l ng ph n ng h t nhõn theo cụng th c c b n: Q = (M0 M)c2 Cũn cú th tớnh nng l ng theo cỏc... www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 3 Nng l ng liờn k t c a h t nhõn ủteri l 2, 2 MeV v c a 4 He l 28 MeV 2 4 N u hai h t nhõn ủteri t ng h p thnh 2 He thỡ nng l ng t a ra l: A 30 ,2 MeV B 25 ,8 MeV C 23 ,6 MeV D 19 ,2 MeV Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 4 H t nhõn 21 0 84 P0 ủ ng yờn, phõn ró thnh h t nhõn chỡ ng nng c a h t bay ra chi m bao nhiờu ph n... theo phng trỡnh: D + 31T 2 1 4 2 +n h t kh i c a triti l: mT = 0,0087u; c a ủteri l mD = 0,0 024 u; c a h t l m = 0,0305u Cho 1u = 931 MeV/c2 Ph n ng t a ra m t nng l ng l: A 3 ,26 MeV B 18,06 MeV C 1,806 MeV D 23 ,20 MeV Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 6 H t nhõn triti v ủteri tham gia ph n ng nhi t h ch theo phng trỡnh: D + 31T 2 1 4 2 +n h t kh i c a triti l:... ủteri l mD = 0,0 024 u; c a h t l m = 0,0305u Cho 1u = 931 MeV/c2 Ph n ng t a ra m t nng l ng l: A 3 ,26 MeV B 18,06 MeV C 1,806 MeV D 23 ,20 MeV Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng Bi 7 Cho proton cú ủ ng nng KP= 1,46 MeV, b n vo h t nhõn 7 Li ủang ủ ng 3 yờn Ph n ng sinh ra hai h t nhõn gi ng nhau v cú cựng ủ ng nng Cho bi t ph n ng t a ra nng l ng 17 ,22 MeV Phỏt bi u no... sau: 23 5 92 U+n 143 60 Nd + 90 40 Zn + xn + y + y Trong ủú x v y tng ng l s h t ntron, electron v ph n ntrinụ phỏt ra, x v y b ng: A x = 4; y = 5 B x = 5; y = 6 C x = 3; y = 8 D x = 6; y = 4 Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng - Bi 1 23 5 92 U h p th ntron nhi t, phõn h ch v sau m t vi quỏ trỡnh ph n ng d n ủ n k t qu t o thnh cỏc h t nhõn b n theo phng trỡnh sau: 23 5 92. .. (WlkA + WlkB) Ho c: Q = KC + KD (KA + KB) 2) Gi a ủ ng l ng (P) v ủ ng nng (K) c a m t h t cú h th c: P2 = 2mK; v i m: kh i l ng c a h t ủú 3) Ph i vi t ủ nh lu t b o ton ủ ng l ng d i d ng vộct uu uu uu uu r r r r PA + PB = PC + PD (Lu ý: h t nhõn ủ ng yờn cú ủ ng l ng b ng 0) Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Bi t p ỏp d ng - Bi 1 23 5 92 U h p th ntron nhi t, phõn h ch v sau m t... t lý h t nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 6 (tt) p dụng định luật bảo to n năng lợng : K x + K = (M0 M)c 2 = Q 2K + K = 14,15 115 115 x14,15 Vậy K = 13,91 (MeV) 117 Chọn đáp án C Su t m b i: www.daihoc.com.vn V t lý h t nhõn (tt) Cỏc vớ d (tt) Vớ d 7 H t proton cú ủ ng nng K1= 5,48 MeV ủ c b n vo h t nhõn 9 Be ủ ng 4 6 yờn thỡ th y t o thnh h t nhõn 3 Li v m t h t X bay ra, v i ủ ng nng b ng K2 . www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 2 Năng lượng liên kết của các hạt nhân: lần lượt là: 2, 22; 2, 83; 4 92 và 1786 (MeV). Hạt nhân bền vững nhất là: 2 2 56 23 5 1 2 26 92 H; He;. 2, 22; 2, 83; 4 92 và 1786 (MeV). Hạt nhân bền vững nhất là: 2 2 56 23 5 1 2 26 92 H; He; Fe và U 56 2 2 3 23 5 1 2 92 6 C. Fe A. H B. He D. U Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Bài. và U 2 3 56 23 5 1 2 26 92 A. H B. He C. Fe D. U Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 2 Năng lượng liên kết của các hạt nhân: lần lượt là: 2, 22; 2, 83;