Vật lí hạt nhân (tt)

Vật lý hạt nhân (tt) Chuyên đề Vật lý hạt nhân (tiếp theo) Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung  Nội dung phương pháp giải  Các ví dụ  Bài tập áp dụng Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung phương pháp giải Viết phương trình phản ứng hạt nhân (Xác định hạt nhân biết hạt nhân khác) • Chỉ cần áp dụng định luật bảo toàn số khối (A) định luật bảo tồn điện tích (bảo tồn ngun tử số Z) Tính lượng liên kết hay lượng liên kết riêng hạt nhân So sánh độ bền vững hạt nhân • Áp dụng công thức định nghĩa lượng liên kết: ∆E = ∆mc2 • Lưu ý: - - với ∆m = Zmp + (A – Z)mn – m 1u ; 931 MeV / c Năng lượng liên kết riêng với ∆E A số nuclon hạt nhân A Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung phương pháp giải (tt) Tính lượng phản ứng hạt nhân: • Áp dụng cơng thức: Q = (M0 – M)c2 • Nếu Q > 0: phản ứng tỏa lượng Q < 0: phản ứng thu lượng (Trong M0: tổng khối lượng hạt nhân tham gia phản ứng M: tổng khối lượng hạt nhân thu sau phản ứng) Xác định động năng, vận tốc hướng bay hạt nhân (khi bắn hạt nhân hạt nhân khác) • Phương pháp chung: - Căn vào định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn lượng để lập hệ phương trình Giải hệ phương trình để rút đại lượng cần tìm Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ - Ví dụ B¾n proton ( 1P ) vào hạt nhân 19 F t ạo phản ứng: P + 19 F Hạt nhân x : A L B α C N¬tron D 10 Be Giải Ta có: 1P + 19 F → 16 O+ AX Z Áp dụng định luật bảo tồn nuclơn: + 19 = 16 + A ⇒ A = Áp dụng định luật bảo tồn điện tích: + = + Z ⇒ Z = Vậy hạt nhânZ X α (hạt nhân hêli) A Chọn đáp án B 16 O+x Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ Cho khối lượng proton nơtron là: m p = 1,007276u; khối 20 10 Ne lượng nơtron mn = 1,008665u 1u = 931,5MeV/c Hạt nhân 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 Áp dông công thøc: Giải E =  Zmp + (A − Z)mn − m  c   = [ 10 x 1,007276 + (20 − 10) 1, 008665 − 19,986950 ] 931,5 = 160,6465 MeV ∆E 160,6465 VËy: = = 8,0323 MeV / nuclon ⇒ Chän C A 20 có Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ 2 Xét phản ứng hạt nhân: + 1D → He + n 1D Biết khối lượng nguyên tử tương ứng mD = 2,0141u; mHe = 3,0160u khối lượng nơtron mn = 1,0087u Cho 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng bằng: A 4,19 MeV B 3,07 MeV C 3,26 MeV D 5,43 MeV Giải Q = (M0 − M)c = 2m D − m He − mn  c  (1 )  (2 )   Trong * m D khối lượng hạt nhân đơteri: m D − mD − me  m : khối lượng nguyên tử đơteri  D   me: khối lượng electron * m He = mHe − 2me   mHe: khối lượng nguyên tử hêli  Rót Q = [ 2mD − mHe − mn ] c = (2 x 2,0141 − 3,0160 − 1,0087).931,5 = 3,26MeV ⇒ Ch än C Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ 27 Dùng hạt α bắn phá hạt nhân Al 13 27 13 Al + α → 30 15 (đứng yên) ta có phản ứng: P + n Biết khối lượng hạt nhân là: mα = 4,0015u; mAl = 26,974u; mP =29,970u; mn = 1,0087u; 1u = 931 MeV/c2; Bỏ qua động hạt sinh Động tối thiểu hạt α để phản ứng xảy là: A MeV B MeV C MeV 2 Q = (M0 − M)c = (mAl + mα − mP − mn )c Giải = (26,974 + 4,0015 − 29,970 − 1,0087).931 ; − 3,0 (MeV) Phản ứng thu lư ợng Đ ể ph¶n øng x¶y : K α + M0c ≥ Mc ⇒ K α ≥ − Q ⇒ K α ≥ 3,0(MeV) ⇒ Chän B D MeV Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân đứng yên để gây Be phảnP + Be → Li + α ứng: Biết động proton α lần Li lượt 5,45 MeV; 3,575 MeV 4,0 MeV Phát biểu sau A Phản ứng thu lượng 2,125 MeV B Phản ứng tỏa lượng 3,26 MeV C Phản ứng tỏa lượng 2,125 MeV D Khơng xác định lượng phản ứng không cho khối lượng hạt nhân Giải Áp dông định luật bảo toàn lư ợng: K P + M0c = Mc + K Li + K α ⇒ Q = (M0 − M)c = K Li + K α − K P = 3,575 + − 5,45 = 2,125 (MeV) Q > : phản ứng tỏa lư ợng 2,125 (MeV) chọn C Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ Hạt nhân 234 92 234 U đứng yên phân rã theo phương trình:U → α + A X 92 Z Biết lượng tỏa phản ứng 14,15 MeV Động hạt α (lấy xấp xỉ khối lượng hạt nhân theo đơn vị u số khối chúng) A 13,72 MeV B 12,91 MeV Phư ơng tr ì nh ph¶n øng: C 13,91 MeV Giải 234 230 92 U + 90 X p dụng định luật bảo toàn động lư ợng : ur ur u u P + Px = (do urani ban đầu ®øng y ª n) ⇒ Pα = Px 2mαK α = 2m xK x ⇒ K x = mαK α 4K α 2K α = = mx 230 115 D 12,79 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Các ví dụ (tt) – Ví dụ (tt) Chú ý: 1) Xét phản ứng: A + B → C + D Ngồi cách tính lượng phản ứng hạt nhân theo công thức bản: Q = (M0 – M)c2 Cịn tính lượng theo cơng thức sau: Q = [∆mC + ∆mD – (∆mA + ∆mB)] Hoặc: Q = Wlk(C) + Wlk(D) – (WlkA + WlkB) Hoặc: Q = KC + KD – (KA + KB) 2) Giữa động lượng (P) động (K) hạt có hệ thức: P2 = 2mK; với m: khối lượng hạt 3) Phải viết định luật bảo toàn động lượng dạng véctơ ur ur ur ur u u u u (Lưu ý:PA +nhân PC + PD có động lượng 0) hạt PB = đứng yên Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 235 92 U hấp thụ nơtron nhiệt, phân hạch sau vài trình phản ứng dẫn đến kết tạo thành hạt nhân bền theo phương trình sau: 235 92 U+n → 143 60 Nd + 90 40 Zn + xn + yβ − + yγ − Trong x y tương ứng số hạt nơtron, electron phản nơtrinô phát ra, x y bằng: A x = 4; y = B x = 5; y = C x = 3; y = D x = 6; y = Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 235 92 U hấp thụ nơtron nhiệt, phân hạch sau vài trình phản ứng dẫn đến kết tạo thành hạt nhân bền theo phương trình sau: 235 92 U+n → 143 60 Nd + 90 40 Zn + xn + yβ − + yγ − Trong x y tương ứng số hạt nơtron, electron phản nơtrinô phát ra, x y bằng: A x = 4; y = B x = 5; y = C x = 3; y = D x = 6; y = Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 2 Năng lượng liên kết hạt nhân:2 He; 1H; 56 26 Fe 235 92 U là: 2,22; 2,83; 492 1786 (MeV) Hạt nhân bền vững là: A H B He C 56 26 Fe D 235 92 U Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng - Bài 2 Năng lượng liên kết hạt nhân:2 He; 1H; 56 26 Fe 235 92 U là: 2,22; 2,83; 492 1786 (MeV) Hạt nhân bền vững là: A H B He C 56 26 Fe D 235 92 U Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Năng lượng liên kết hạt nhân đơteri 2,2 MeV He MeV Nếu hai hạt nhân đơteri tổng hợpHe thành 28 lượng tỏa là: A 30,2 MeV B 25,8 MeV C 23,6 MeV D 19,2 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Năng lượng liên kết hạt nhân đơteri 2,2 MeV He MeV Nếu hai hạt nhân đơteri tổng hợpHe thành 28 lượng tỏa là: A 30,2 MeV B 25,8 MeV C 23,6 MeV D 19,2 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Hạt nhân 210 84 P0 đứng yên, phân rã α thành hạt nhân chì Động hạt α bay chiếm phần trăm lượng phân rã? A 1,9% B 98,1% C 81,6% D 19,4% Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Hạt nhân 210 84 P0 đứng yên, phân rã α thành hạt nhân chì Động hạt α bay chiếm phần trăm lượng phân rã? A 1,9% B 98,1% C 81,6% D 19,4% Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Rađi 226 88 Ra chất phóng xạ α Giả sử ban đầu hạt nhân rađi đứng yên ; phản ứng phân rã tỏa lượng 5,96 MeV Tính động hạt α sau phản ứng( xem khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối chúng) A 5,855 MeV B 0,105 MeV C 5,645 MeV D 0,315 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Rađi 226 88 Ra chất phóng xạ α Giả sử ban đầu hạt nhân rađi đứng yên ; phản ứng phân rã tỏa lượng 5,96 MeV Tính động hạt α sau phản ứng( xem khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối chúng) A 5,855 MeV B 0,105 MeV C 5,645 MeV D 0,315 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Hạt nhân triti đơteri tham gia phản ứng nhiệt hạch theo phương trình:1T → D+ α+n Độ hụt khối triti là: ∆mT = 0,0087u; đơteri ∆mD = 0,0024u; hạt α ∆mα = 0,0305u Cho 1u = 931 MeV/c2 Phản ứng tỏa lượng là: A 3,26 MeV B 18,06 MeV C 1,806 MeV D 23,20 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Hạt nhân triti đơteri tham gia phản ứng nhiệt hạch theo phương trình:1T → D+ α+n Độ hụt khối triti là: ∆mT = 0,0087u; đơteri ∆mD = 0,0024u; hạt α ∆mα = 0,0305u Cho 1u = 931 MeV/c2 Phản ứng tỏa lượng là: A 3,26 MeV B 18,06 MeV C 1,806 MeV D 23,20 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài 7 Cho proton có động KP= 1,46 MeV, bắn vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng sinh hai hạt nhân giống có động Cho biết phản ứng tỏa lượng 17,22 MeV Phát biểu sau đúng? A Hai hạt sinh hai hạt α động hạt 8,61 MeV B Hai hạt sinh hai hạt triti động hạt 8,61 MeV Li C Hai hạt sinh hai hạt α có động hạt 7,88 MeV D Hai hạt sinh hai hạt động hạt 9,34 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài 7 Cho proton có động KP= 1,46 MeV, bắn vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng sinh hai hạt nhân giống có động Cho biết phản ứng tỏa lượng 17,22 MeV Phát biểu sau đúng? A Hai hạt sinh hai hạt α động hạt 8,61 MeV B Hai hạt sinh hai hạt triti động hạt 8,61 MeV Li C Hai hạt sinh hai hạt α có động hạt 7,88 MeV D Hai hạt sinh hai hạt động hạt 9,34 MeV .. .Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung  Nội dung phương pháp giải  Các ví dụ  Bài tập áp dụng Vật lý hạt nhân (tt) Nội dung phương pháp giải Viết phương trình phản ứng hạt nhân (Xác định hạt nhân. .. lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài Hạt nhân 210 84 P0 đứng yên, phân rã α thành hạt nhân chì Động hạt α bay chiếm phần trăm lượng phân rã? A 1,9% B 98,1% C 81,6% D 19,4% Vật lý hạt nhân (tt). .. hạt 8,61 MeV Li C Hai hạt sinh hai hạt α có động hạt 7,88 MeV D Hai hạt sinh hai hạt động hạt 9,34 MeV Vật lý hạt nhân (tt) Bài tập áp dụng – Bài 7 Cho proton có động KP= 1,46 MeV, bắn vào hạt