Báo cáo chuyên đề Phương pháp giải các bài toán phóng xạ phản ứng hạt nhân

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN PHÓNG XẠ - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Người thực hiện: Trần Quang Huy Tổ chuyên môn: Toán – Lý Đơn vị :Trường THPT Văn Quán Dự kiến số tiết bồi dưỡng: 12 Đối tượng bồi dưỡng: Học sinh lớp 12 Năm học 2013 -2014 MỤC LỤC A. PHẦN MỞ ĐẦU……………………………………………………………trang 3 B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ÁP DỤNG TRONG CHUYỂN ĐỀ…… …… trang 5 C. MỘT SỐ DẠNG TOÁN VỀ PHÓNG XẠ - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN trang 9 I.Phóng xạ trang 9 I.1. Xác định lượng chất còn lại và lượng chất đã bị phân rã trang 9 I. 2. Xác định khối lượng của hạt nhân con tạo thành trang 11 I.3. Xác định thời gian phóng xạ , tuổi thọ vật chất trang 13 I.4. Xác định chu kì bán rã T trang 15 I.5. Các bài toán liên quan đến độ phóng xạ trang 17 II. 1. Xác định hạt nhân chưa biết và số hạt (tia phóng xạ) trong phản ứng hạt nhân trang 19 II.2. Xác định năng lượng của phản ứng hạt nhân trang 20 II. 3. Tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay thế trang 22 II.4. Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt nhân trang 23 III. Một số câu hỏi trắc nghiêm tham khảo trang 26 A. PHẦN MỞ ĐẦU Vật lý là môn khoa học nghiên cứu những sự vật, hiện tượng xảy ra hằng ngày có tính ứng dụng thực tiển cao. Nó có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển tư duy của học sinh. Khi giảng dạy người thầy phải giúp cho học sinh nắm được kiến thức trọng tâm của bài, hình thành phương pháp, kỹ năng, kỹ xảo tạo thái độ và động cơ học tập đúng đắn để học sinh có khả năng tiếp cận và chiếm lĩnh kiến thức mới theo xu thế phát triển của thời đại. Đối với học sinh việc học môn vật lý đã khó và để giải được một bài tập vật lý lại càng khó khăn hơn bởi vì kiến thức vật lý có liên quan đến nhiều môn học khác, khi giải một bài tập vật lý học sinh cần phải vận dụng những kiến thức toán học, phải có tư duy sáng tạo về những vấn đề mới, tìm ra phương pháp giải phù hợp. Khi giảng dạy phần " vật lý hạt nhân " ở lớp 12 tôi nhận thấy đây là phần có rất nhiều dạng bài tập, sử dụng nhiều công thức toán học tương đối phức tạp . Khó khăn lớn nhất của các em là không xác định được dạng bài tập, do đó các em không có phương pháp giải thích hợp và không vận dụng được công thức toán học Hiện nay, khi mà hình thức thi trắc nghiệm khách quan được áp dụng trong các kì thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất cần thiết để các em có thể đạt được kết quả cao trong kì thi. Để giúp các em học sinh nhận dạng được các câu trắc nghiệm định lượng từ đó có thể giải nhanh và chính xác từng câu, tôi chọn chuyên đề “PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN PHÓNG XẠ - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN”. Hy vọng rằng tập tài liệu này giúp ích được một chút gì đó cho các em học sinh trong quá trình kiểm tra, thi cử. Chuyên đề đề này đề cập đến các dạng bài tập nâng cao thường gặp trong đề thi TSĐH, CĐ. Trong phạm vi thời gian có hạn, chuyên đề tập trung nghiên cứu hai vấn đề: - Cơ sở lý thuyết và phương pháp giải từng loại bài toán. - Giới thiệu một số trường hợp vận dụng. Sau cùng là một số câu hỏi trắc nghiệm để bạn đọc tam khảo sau khi đọc phần bài tập tự luận. 1 Với sự hạn chế về kinh nghiệm ôn luyện thi ĐH-CĐ của bản thân cũng như thời gian nghiên cứu còn ít, chắc chắc những nội dung trong chuyên đề này sẽ còn nhiều điểm cần bổ sung, chỉnh sửa cho phù hợp với nhiều đối tượng. Tác giả rất mong các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để chuyên đề có thể hoàn thiện hơn và trở thành tài liệu tham khảo của các bạn đồng nghiệp trong quá trình ôn luyện thi Đại hoc, cao đẳng. Xin chân thành cảm ơn. 2 B. CƠ SỞ LÍ THUYẾT I. PHÓNG XẠ 1. Hiện tượng phóng xạ - Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. - Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, … - Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ và hạt nhân phân rã là hạt nhân con. 2. Các tia phóng xạ - Tia α: là chùm hạt nhân hêli 4 2 He, gọi là hạt α, được phóng ra từ hạt nhân với tốc độ khoảng 2.10 7 m/s. Tia α làm ion hóa mạnh các nguyên tử trên đường đi của nó và mất năng lượng rất nhanh. Vì vậy tia α chỉ đi được tối đa 8cm trong không khí và không xuyên qua được tờ bìa dày 1mm. - Tia β: là các hạt phóng xạ phóng ra với vận tốc rất lớn, có thể đạt xấp xĩ bằng vận tốc ánh sáng. Tia β cũng làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn so với tia α. Vì vậy tia β có thể đi được quãng đường dài hơn, tới hàng trăm mét trong không khí và có thể xuyên qua được lá nhôm dày cỡ vài mm. - Có hai loại tia β: + Loại phổ biến là tia β - . Đó chính là các electron (kí hiệu 0 1− e). + Loại hiếm hơn là tia β + . Đó chính là pôzitron, hay electron dương (kí hiệu 0 1+ e, có cùng khối lượng như electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương. - Tia γ: là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10 -11 m), cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao. Vì vậy tia γ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và β. Trong phân rã α và β, hạt nhân con có thể ở trong trạng thái kích thích và phóng xạ ra tia γ để trở về trạng thái cơ bản. 3. Định luật phóng xạ - Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm mũ với số mũ âm. - Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: N(t) = N o T t− 2 = N o e - λ t và m(t) = m o T t− 2 = m o e - λ t . Với λ = TT 693,02ln = gọi là hằng số phóng xạ; T gọi là chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T số lượng hạt nhân chất phóng xạ còn lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã). 4. Độ phóng xạ - Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số lượng hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất phóng xạ vào thời điểm đó. H = λN = λN o e - λ t = H o e - λ t = H o T t− 2 - Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm mũ giống như số hạt nhân (số nguyên tử) của nó. 3 - Đơn vị độ phóng xạ là beccơren (Bq): 1Bq = 1phân rã/giây. Trong thực tế người ta còn dùng một đơn vị khác là curi (Ci): 1Ci = 3,7.10 10 Bq; xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi. 5. Đồng vị phóng xạ - Ngoài các đồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên, gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo được nhiều đồng vị phóng xạ, gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β và γ. Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó. - Ứng dụng: Đồng vị 60 27 Co phóng xạ tia γ dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn để bảo vệ nông sản, chữa ung thư. Các đồng vị phóng xạ 1+A Z X được gọi là nguyên tử đánh dấy, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự vận chuyển của nguyên tố X. Phương pháp nguyên tử đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng trong sinh học, hóa học, y học, . Đồng vị cacbon 14 6 C phóng xạ tia β - có chu kỳ bán rã 5730 năm được dùng để định tuổi các vật cổ. II. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1. Phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 A A A A Z Z Z Z X X X X + → + hay 1 2 3 4 1 2 3 4 A A A A Z Z Z Z A B C D + → + - Phản ứng hạt nhân thường được chia thành hai loại: + Phản ứng tự phân rã một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác. + Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác. - Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B → C + D - Trong trường hợp phóng xạ: A → B + C 2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân - Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) : Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. 1 2 3 4 A A A A+ = + + Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. 1 2 3 4 Z Z Z Z+ = + + Định luật bảo toàn động lượng: Véc tơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng véc tơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm. + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ): Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm. t s E E= * Chú ý: -Năng lượng toàn phần của hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường( động năng): 2 2 1 2 E mc mv= + = E 0 + K - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết: K 1 + K 2 + m 1 c 2 + m 2 c 2 = K 3 + K 4 + m 3 c 2 + m 4 c 2 => (m 1 + m 2 - m 3 - m 4) c 2 = K 3 + K 4 - K 1 - K 2 = Q tỏa /thu 4 - Liên hệ giữa động lượng và động năng 2 2p mK= hay 2 2 p K m = 3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân - Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D. Gọi m o = m A + m B và m = m C + m D . Ta thấy m 0 ≠ m. + Khi m 0 > m: Phản ứng tỏa ra một năng lượng: W = (m 0 – m)c 2 . Năng lượng tỏa ra này thường gọi là năng lượng hạt nhân. Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân ban đầu. + Khi m 0 < m: Phản ứng không thể tự nó xảy ra. Muốn cho phản có thể xảy ra thì phải cung cấp cho các hạt A và B môt năng lượng W dưới dạng động năng. Vì các hạt sinh ra có động năng W đ nên năng lượng cần cung cấp phải thỏa mãn điều kiện: W = (m – m 0 )c 2 + K. Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra kém bền vững hơn các hạt nhân ban đầu. * Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng + Hai hạt nhân rất nhẹ (có số khối A < 10) như hiđrô, hêli, … kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn. Vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ cao nên phản ứng này gọi là phản ứng nhiệt hạch. + Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn (có khối lượng cùng cỡ). Phản ứng này gọi là phản ứng phân hạch. 4. Phản ứng phân hạch. Phản ứng nhiệt hạch 4.1 Phản ứng phân hạch. 4.1.1Sự phân hạch - Dùng nơtron nhiệt (còn gọi là nơtron chậm) có năng lượng cở 0,01eV bắn vào 235 U ta có phản ứng phân hạch: 1 0 n + 135 92 U → 1 1 A Z X 1 + 2 2 A Z X 2 + k 1 0 n - Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch: sau mỗi phản ứng đều có hơn hai nơtron được phóng ra, và mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn. Người ta thường gọi đó là năng lượng hạt nhân. 4.1.2 Phản ứng phân hạch dây chuyền + Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani (hoặc plutoni, …) lại có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân urani (hoặc plutoni, …) khác ở gần đó, và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Số phân hạch tăng lên rất nhanh trong một thời gian rất ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền. + Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền: Muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi là hệ số nhân nơtron) - Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra. - Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi. Đó là phản ứng dây chuyền điều khiển được. - Nếu k > 1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử. Đó là phản ứng dây chuyền không điều khiển được. Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn m th . Với 235 U thì m th vào cỡ 15kg; với 239 U thì m th vào cỡ 5kg. 4.1.3 Lò phản ứng hạt nhân. Nhà máy điện hạt nhân 5 Phản ứng hạt nhân dây chuyền tự duy trì, có điều khiển, được thực hiện trong thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân. Trong phần lớn các lò phản ứng nhiên liệu phân hạch là 235 U hay 238 Pu. Để đảm bảo cho k = 1, trong các lò phản ứng người ta dùng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron. Bộ phân chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân. Chất tải nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống như trong các nhà máy điện thông thường. 4.2 Phản ứng nhiệt hạch Khi hai hạt nhân nhẹ kết hợp lại để tạo nên một hạt nhân nặng hơn thì có năng lượng tỏa ra. Ví dụ: 2 1 H + 2 1 H → 3 2 He + 1 0 n + 4MeV. Phản ứng kết hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt đô rất cao nên mới gọi là phản ứng nhiệt hạch. 4.2.1 Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ Phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt Trời và các ngôi sao là nguồn gốc năng lượng của chúng. 4.2.2 Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất Trên Trái Đất, con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được. Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H (còn gọi là bom hiđrô hay bom khinh khí). Vì năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch rất nhiều, và vì nhiên liệu nhiệt hạch có thể coi là vô tận trong thiên nhiên, nên một vấn đề quan trọng đặt ra là: làm thế nào để thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được, để đảm bảo cung câó năng lượng lâu dài cho nhân loại. 6 C. CÁC DẠNG TOÁN PHẦN PHÓNG XẠ - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. PHÓNG XẠ I. 1: Xác định lượng chất còn lại và lượng chất đã bị phân rã *Phương pháp: +Cho m 0 , N 0 , T. Tìm khối lượng (số hạt nhân nguyên tử ) con lại sau thời gian t ? + Tính số hạt hạt nhân nguyên tử X A Z trong m (g) vật chất. 0 0 . A m N N A = hạt. + Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t: ln2 . .ln 2 0 0 0 0 . . . 2 t t t T T t T N N N e N e N e λ − − − = = = = (2.1) + Số hạt nhân bị phân rã là : ΔN = 0 0 0 (1 2 ) (1 ) t t T N N N N e λ − − − = − = − (2.2) + Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : 0 0 0 . .2 2 t t T t T m m m e m l - - = = = (2.3) + Khối lượng hạt nhân bị phân rã : Δm = . 0 0 0 (1 2 ) (1 ) t t T m m m m e λ − − − = − = − (2.4) Chú ý: là t và T phải đưa về cùng đơn vị . Đối với khối lượng m thì không cần đổi đơn vị và ta cứ tính rồi lấy đơn vị của m theo m 0 như đề bài. Ví dụ 1: Một chất phóng xạ ban đầu có N 0 = 9.10 5 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là bao nhiêu? Hướng dẫn giải Sau t 1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là N 1 , theo đề ta có : 3 1 2 1 0 1 == T t N N Sau 1 năm nữa tức là t 2 = 2t 1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là N 2 , ta có : T t T t N N 12 2 0 2 2 1 2 1 == ⇔ 9 1 3 1 2 1 2 2 0 2 =       =           = T t N N . Hay N 2 = 5 5 1 0 0 2 9.10 10 3 3 9 9 N N N = = = = (hạt nhân) Ví dụ 2: Pôlôni Po 210 84 là chất phóng xạ α và biến thành chì Pb 206 82 . Với chu kỳ bán rã là 138 ngày đêm. Ban đầu có 0,168g Po. Hãy tính, số nguyên tử Po bị phâ rã sau 414 ngày đêm. Hướng dẫn giải Số nguyên tử Po có trong mẫu ban đầu: N 0 = A Nm t0 = 23 23 10.004816,0 210 10.02,6.168,0 = (nguyên tử). Số nguyên tử Po còn lại sau 414 ngày đêm: N = Tt N / 0 2 = 3 0 2 N với N = 19 3 23 10.02,6 2 10.004816,0 = (nguyên tử) Số nguyên tử bị phân rã: ∆ N = N 0 – N = 48,16.10 19 – 6,02.10 19 = 42,14.10 19 (nguyên tử). 7 Ví dụ 3: Đồng vị phóng xạ Côban 60 27 Co phát ra tia β ─ và với chu kỳ bán rã T = 71,3 ngày. Trong 365 ngày, phần trăm chất Côban này bị phân rã bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải % lượng chất 60 27 Co bị phân rã sau 365 ngày : Δm = 0 0 . (1 ) t m m m e λ − − = − ⇔ 365.ln 2 71,3 0 1 97,12% m e m − ∆ = − = . Hoặc Δm = )21( 00 T t mmm − −=− = − = ∆ ⇒ − − T t T t m m 2 21 0 97,12% Ví dụ 4: Hạt nhân 224 88 Ra phóng ra một hạt α , một photon γ và tạo thành A Z Rn . Một nguồn phóng xạ 224 88 Ra có khối lượng ban đầu m 0 sau 14,8 ngày khối lượng của nguồn còn lại là 2,24g. Hãy tìm : a) m 0 b) Số hạt nhân Ra đã bị phân rã và khối lượng Ra bị phân rã ? c) Khối lượng và số hạt nhân mới tạo thành ? d) Thể tích khí Heli tạo thành (đktc) Cho biết chu kỳ phân rã của 224 88 Ra là 3,7 ngày và số Avôgađrô N A =6,02.10 23 mol -1 . Hướng dẫn giải a) Tính m 0 : m= m 0 T t − 2 ⇒ m 0 =m. T t 2 =2,24. 7,3 8,14 2 =2,24.2 4 =35,84 g b) Số hạt nhân Ra đã bị phân rã : ∆ N=N 0 (1- T t − 2 ) = A m 0 .N A (1- T t − 2 )= 224 84,35 6,02.10 23 (1-2 -4 ) ∆ N=0,903. 10 23 (nguyên tử) Khối lượng Ra đi bị phân rã : ∆ m=m 0 (1- T t − 2 )=35,84.(1-2 -4 )=33,6 g c) Số hạt nhân mới tạo thành : 'N ∆ = ∆ N=N 0 (1- T t − 2 )=9,03.10 23 hạt Khối lượng hạt mới tạo thành: 'm ∆ = '. ' A N N A ∆ = 23 23 10.02,6 10.903,0 .220 =33g d) Thể tích khí Heli tạo thành (đktc) : V=22,4. A He N N∆ =22,4. 23 23 10.02,6 10.903,0 =3,36 (lit) Ví dụ 5: Gọi ∆t là khoảng thời gian để số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ giảm đi e lần (e là cơ số của loga tự nhiên với lne = 1). T là chu kỳ bán rã của chất phóng xạ. Chứng minh rằng T t ln 2 ∆ = . Hỏi sau khoảng thời gian 0,15∆t số hạt nhân của chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu? Cho biết e -0,51 = 0,6 Hướng dẫn giải Số hạt nhân của chất phóng xạ N giảm với thời gian t theo công thức t o N N e −λ = , với λ là hằng số phản xạ, N 0 là số hạt nhân ban đầu tại t = 0 Theo điều kiện đầu bài: . t o N e e N λ ∆ = = ; Suy ra t 1 λ∆ = , do đó 1 T t ln 2 ∆ = = λ Lượng chất còn lại sau thời gian 0,15∆t tỉ lệ thuận với số hạt: 0,15 t 0,15 o N e e 0,6 60% N −λ ∆ − = = = = I. 2. Xác định khối lượng của hạt nhân con tạo thành 8 [...]... biến đổi thành 206 Pb Số 82 − phóng xạ α và β trong chuỗi là 27 A 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ β − ; B 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β − C 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β − ; D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β − Câu 40: Hạt nhân 226 Ra biến đổi thành hạt nhân 222 Rn do phóng xạ 88 86 A α và β B β C α D β+ Câu 41: Một mẫu radium ngun chất 88Ra226 phóng xạ α cho hạt nhân con X Hạt nhân X là hạt gì? A 222 Rn B 206 Pb... Câu 53 (Đề ĐH 2011: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng là 0,02 u Phản ứng hạt nhân này A tỏa năng lượng 1,863 MeV B tỏa năng lượng 18,63 MeV C thu năng lượng 1,863 MeV D thu năng lượng 18,63 MeV Câu 54 (Đề ĐH- 2012) : Tổng hợp hạt nhân heli 24 He từ phản ứng hạt nhân 1 7 4 1 H + 3 Li → 2 He + X Mỗi phản ứng trên... + Thơng thường thì loại bài tập này thuộc phản ứng phân rã hạt nhân Khi đó hạt nhân mẹ sau nhiều lần phóng xạ tạo ra x hạt α và y hạt β ( chú ý là các phản ứng chủ yếu tạo loại β– vì nguồn phóng xạ β+ là rất hiếm ) Do đó khi giải bài tập loại này cứ cho đó là β– , nếu giải hệ hai ẩn khơng có nghiệm thì mới giải với β+ + Việc giải số hạt hai loại tia phóng xạ thì dựa trên bài tập ở dạng a) ở trên... hạt nhân : A + B → C + D - Khi đó : + M0 = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng + M = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân sau phản ứng - Ta có năng lượng của phản ứng được xác định : ∆E = ( M0 – M ).c2 = Δm.c2 + nếu ∆E > 0 : phản ứng toả nhiệt + nếu ∆E < 0 : phản ứng thu nhiệt A A A A * Trong phản ứng hạt nhân Z X 1 + Z X 2 ® Z X 3 + Z X 4 *Các hạt nhân. .. độ phóng xạ 1600 phân rã/phút Tuổi của mẫu gỗ cổ đã cho là A 1910 năm B 2865 năm C 11460 năm D 17190 năm 19 16 Câu 34: Cho phản ứng hạt nhân 9 F + p→ 8 O + X , hạt nhân X là hạt nào sau đây? A α; B β-; C β+; D N 25 22 Mg + X →11 Na + α Câu 35: Cho phản ứng hạt nhân 12 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? 3 2 T; D; A α; B 1 C 1 D P 37 37 Cl + X →18 Ar + n Câu 36: Cho phản ứng hạt nhân 17 , hạt nhân. .. thì độ phóng xạ của nó giảm 93,75% Tính chu kì bán rã và độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ còn lại Hướng dẫn giải H 1  H 1− = 93,75%  =  H t t 0   H 0 16 ⇒ ⇒ = 4 ⇒ T = = 3,8 (ngày) + Từ  t t T 4  H = 2− T  H = 2− T  H0  H0   −k 0,693.m0 N A 2 + H= = 3,578.1011 Bq T A 16 II PHẢN ỨNG HẠT NHÂN II 1 Xác định hạt nhân chưa biết và số hạt (tia phóng xạ) trong phản ứng hạt nhân *Phương pháp: ... – 2009): Cho phản ứng hạt nhân: 1T + 1 D → 2 He + X Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng A 15,017 MeV B 200,025 MeV C 17,498 MeV D 21,076 MeV 23 1 4 Câu 43 (Đề ĐH -2009): Cho phản ứng hạt nhân: 11 Na + 1 H → 2 He + 20 Ne Lấy khối 10 23 20 4 1 lượng các hạt nhân 11 Na ;... ra hay thu vào của phản ứng Hướng dẫn giải - Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là : 18 ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = 2,3275 MeV> 0 đây là phản ứng toả năng lượng Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân 37 Cl + X → n + 37 Ar Hãy cho biết đó là phản ứng 17 18 tỏa năng lượng hay thu năng lượng Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào Biết khối lượng của các hạt nhân: mAr = 36,956889... MeV/c2 Trong phản ứng này, năng lượng A thu vào là 3,4524 MeV B thu vào là 2,4219 MeV C tỏa ra là 2,4219 MeV D tỏa ra là 3,4524 MeV Câu 44 (Đề ĐH – CĐ 2010): Dùng một prơtơn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 9 Be đang ứng n Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α Hạt α bay ra theo 4 phương vng góc với phương tới của prơtơn và có động năng 4 MeV Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính... 49 (Đề CĐ 2011): Dùng hạt α bắn phá hạt nhân nitơ đang ứng n thì thu được một hạt proton và hạt nhân ơxi theo phản ứng: 24α + 14 N → 17O + 11 p Biết khối lượng 7 8 các hạt trong phản ứng trên là: mα = 4, 0015 u; mN = 13, 9992 u; mO = 16, 9947 u; mp= 1,0073 u Nếu bỏ qua động năng của các hạt sinh ra thì động năng tối thiểu của hạt α là A 1,503 MeV B 29,069 MeV C 1,211 MeV D 3,007 Mev 28 2 Câu 50(Đề . Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra kém bền vững hơn các hạt nhân ban đầu. * Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng + Hai hạt nhân. .2 3,578.10 . k A m N H Bq T A − = = 16 II. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN II. 1. Xác định hạt nhân chưa biết và số hạt (tia phóng xạ) trong phản ứng hạt nhân. *Phương pháp: 1) Phương trình phản ứng: 31 2 4 1 2 3 4 AA A. Lò phản ứng hạt nhân. Nhà máy điện hạt nhân 5 Phản ứng hạt nhân dây chuyền tự duy trì, có điều khiển, được thực hiện trong thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân. Trong phần lớn các lò phản ứng