TIẾT 91: BÀI TẬP docx

TIẾT 91: BÀI TẬP I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: Vận dụng kiến thức toàn chương để giải các bài tập tổng kết chương. Nhằm củng cố kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ năng giải toán về vật lý hạt nhân. II. CHUẨN BỊ: HS: Làm bài tập ở nhà III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Thông qua bài tập C. Bài tập: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG 1. Đồng vị Cu63 có bán kính R = 4,8fecmi. a. Tính khối lượng riêng d của hạt nhân Cu: d = ? So sánh với khối lượng riêng của đồng D = 8,9g/cm 3 . b. Tính mật độ diện tích của hạt nhân đó? Cho e = 1,6.10 -19 C Bài 1 – Sgk trang 239 a. R = 4,8 fecmi = 4,8.10 -15 m = 4,8.10 -13 cm Thể tích hạt nhân Cu là: V = 3 R 3 4  = 3 4 . 3,14.(4,8.10 -13 ) 3 = 46.10 -38 cm 3 Khối lượng hạt nhân đồng: m Cu = 63.u = 63.1,66.10 -27 (kg) = 104,6.10 -24 (g) Vậy khối lượng riêng của hạt nhân đồng là: d = v m = 104,6 38 24 10 . 46 10   = 2,26.10 14 (g/cm 3 ) Hướng dẫn: a. Xem hạt nhân có dạng hình cầu thì: V = 3 R 3 4  = ? mà: d = V m với m là khối lượng hạt nhân Cu63 và m = 63.u => d = ? b. Cu 63 29 => điện tích hạt nhân: q = Z.e = ? => Mật độ điện tích: n = ? v q So sánh với khối lượng riêng của đồng: 13 14 10.54,2 9,8 10.26,2  D d (lần) b. Điện tích của hạt nhân đồng là: q = 29.e = 29.1,6.10 -19 (C) Mật độ điện tích hạt nhân: n = v q = 38 19 10 . 46 10.4,46  = 10 19 C/cm 3 2. Cho R = R 0 .A 1/3 R 0 = 1,2 fecmi a. So sánh R 1 1 H và R 238 92 U ? b. Khối lượng riêng d của hạt nhân là hằng số? Bài 2 – Sgk trang 239 Theo quy luật: R = R 0 .A 1/3 , ta có: R u = R 0 . A u 1/3 = R 0 .238 1/3 R H = R 0 . A u 1/3 = R 0 .1 1/3 Lập tỉ số: H U R R = 3/1         H U A A = (238) 1/3 = 3 238 = 6,2 => R U = 6,2 R H Hạt nhân bất kỳ, có khối lượng riêng: => d = 33/1 0 ) ( 4 3 A R A  Hướng dẫn: b. Khối lượng của hạt nhân: m = A => khối lượng riêng của hạt nhân bất kỳ: d = V A v m  mà V = ? = const => d = ? d = V A v m  và: V = 3 R 3 4  => d = 3 0 4 3 R  vì R 0 = 1,2 fecmi = const => d = const đối với mọi hạt nhân 3. Cho T = 10s H 0 = 2.10 7 Bq Tính: a. l = ? b. N 0 = ? c. N t = ? t = 30s d. H(t) = ? t = 30s Bài 3 – Sgk trang 240 a. l = T 693,0 = 10 693,0 = 0,0693 (s -1 ) b. H 0 = lN 0 => N 0 =  0 H = 0693,0 10.2 7 = 2,9.10 8 (ng/tử) c. Gọi N(t) là số hạt biến đổi theo thời gian: N(t) = N 0 .e -lt => )( 0 tN N = e lt => ln       )( 0 tN N = lt = 2,079 = ln8 => )( 0 tN N = 8 => N(t) = 8 0 N = 2,9. 8 10 8 => N(t) = 3,6.10 7 (nguyên tử) d. Độ phóng xạ sau 30s. Tương tự câu c. H(t) = H 0 .e -lt => )( 0 tH H = 8 = 8 10.2 7 = 2,5.10 6 Bq 4. Cho U238 sau một loạt phóng xạ a và b - : U 238 92  Pb 206 82 + 8a + 6e - Với T = 4,6.10 9 năm Ban đầu, chỉ có đá Urani (không chứa Pb) Nay (tại thời điểm) , thì trong đá chiếm tỉ lệ: Pb u m m = 37 Tính: tuổi t của đá? Hướng dẫn: t t e e      1 = 32 <=> e -lt = 32 = 32 e -lt => 32 = 33. e -lt => e -lt = 0,97 Bài 4 – Sgk trang 240 Gọi N 0 là số hạt nhân Urani ban đầu N(t) là số hạt nhân Urani tại thời điểm t N(t) = N 0 . e -lt N’(t) là số hạt nhân tại thời điểm t N’(t) = N 0 – N(t) = N 0 (1 - e -lt ) Mà: Pb u m m = 206).(' 238).( tN tN = 37=> )(' )( tN tN = 37 (1) => t t e e      1 = 32 <=> e -lt = 0,97 <=> e -lt = ln0,97 Với l = 0,15.10 -9 ln 0,97 = - 0,03 => t = 2.10 8 (năm) 5. Cho m a = 4,0015u Bài 5 – Sgk trang 240 m p = 1,0073u m n = 1,087u N A = 6,002. 10 23 mol -1 a. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt a? b. Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 g Heli? Hướng dẫn: b. 1 mol He 4 2 = 4 g chứa N A nguyên tử 1g  N = ? * Hạt nhân He 4 2 có 2 photon và 2 nơtron Khối lượng của các hạt trước liên kết: m 0 = 2m p + 2m n = 2(m p + m n ) = 2.2,016u = 4,032u Khối lượng của hạt a (sau khi liên kết): m = 4,0015u => Độ hụt khối: m = m 0 – m = 0,0305u Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 hạt a: E = m.c 2 = 0,0305u.c 2 Với: 1u.c 2 = 931 MeV => E = 0,0305 x 931 = 28,395 MeV = 28,395 x 1,6. 10 -19 .10 6 = 45,43.10 -13 (J) Năng lượng liên kết riêng (là năng lượng tính cho 1 nuclon): E’ = 4 E  = 4 395,28 = 7,1MeV + Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam Heli? 1g chứa N = 4 A N =  4 10.022,6 23 15.10 22 nguyên tử Vậy, năng lượng tỏa ra k hi tạo thành 1 gam He 4 2 : E = E. N = 15.10 22 x 45,43.10 -13 = 2,68.10 10 (J) 6. Cho phản ứng phân hạch Urani Bài 6 – Sgk trang 240: Phương trình phân hạch: 235 92 U + n 1 0  Ce 140 58 + Nb 93 41 + 3 n 1 0 + E (U) = 7,7 MeV E (Xeri: Ce) = 8, 43 MeV E (Niobi: Nb) = 8,7 MeV Tính năng lượng tỏa ra trong phân hạch này? 7 e 0 1 - Năng lượng liên kết của các hạt: + Urani (U): E(U) = E(U) . A = 7,7 x 235 = 1809,5 MeV + Xeri (Ce): E(Ce) = E(Ce). A = 8,43 x 140 = 1180,2 MeV + Niobi (Nb): E(Nb) = E(Nb). A = 8,7 x 93 = 809,1 MeV Vậy năng lượng tỏa ra trong phân hạch trên: E = [E(Ce) + E(Nb)] – E(U) = 197,8 MeV 7. Cho mặt trời có: m = 2.10 30 kg công suất bức xạ P = 3,8.10 26 W m = 200 triệu tấn = 200.10 6 .10 3 kg = 2.10 14 g Bài 7 – Sgk trang 240 a. Công suất bức xạ của mặt trời là: P = t E  => E = P.t = 3,8. 10 26 .1 = 3,8.10 26 (J) là năng lượng mặt trời bức xạ trong 1s. Năng lượng này tương đương với một khối lượng: m = 2 C E  = 16 26 10 . 9 10.8,3 = 4,2. 10 9 (kg) b. Gọi M là khối lượng mặt trời giảm đi sau 1 tỉ năm: t = 1 tỉ năm = 86.400.365.10 9 = 31,53.10 15 (s) Vậy: M = m. t = 4,2. 10 9 x 31,53.10 15  13,24.10 25 (kg) => m M  = 30 25 10 . 25 10.24,13 = 7.10 -5 = 0,004% c. Công suất do chu trình Cacbon – Nitơ: 4 H 1 1  He 4 2 + 2 e 0 1 + + 26,8 MeV Số nguyên tử He 4 2 chứa trong 200 triệu tấn Heli: N = m a N A . = 4 10.022,6 23 . 2.10 14 = 3.10 37 (hạt) Năng lượng tỏa ra sau mỗi giây do mỗi chu trình trên: E = N. E = 3.10 37 x 26,8 MeV = 128.10 24 J Vậy, phần trăm năng lượng này đóng góp vào công suất bức xạ của mặt trời: E E  = 26 24 10.8,3 10.128 = 30% D. Dặn dò:  Xem lại bài “Sự khúc xạ ánh sáng”, chuẩn bị lý thuyết mẫu báo cáo thí nghiệm bài thực hành “Xác định chiết suất của thủy tinh” .  Chuẩn bị tiết sau “Thực hành” Mỗi nhóm cần chuẩn bị thêm: 1 thước đo mm, compa, viết chì. . TIẾT 91: BÀI TẬP I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: Vận dụng kiến thức toàn chương để giải các bài tập tổng kết chương. Nhằm củng cố kiến thức lý thuyết,. giải toán về vật lý hạt nhân. II. CHUẨN BỊ: HS: Làm bài tập ở nhà III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Thông qua bài tập C. Bài tập: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG 1. Đồng vị Cu63 có bán. 30% D. Dặn dò:  Xem lại bài “Sự khúc xạ ánh sáng”, chuẩn bị lý thuyết mẫu báo cáo thí nghiệm bài thực hành “Xác định chiết suất của thủy tinh” .  Chuẩn bị tiết sau “Thực hành” Mỗi nhóm