các dạng bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN THỊ THÌN CÁC DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Sơn La, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN THỊ THÌN CÁC DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN Chuyên ngành: Khoa học cơ bản KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Ngô Đức Quyền Sơn La, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo - ThS. Ngô Đức Quyền - Giảng viên bộ môn vật lý đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong quá trình nghiên cứu đề tài. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong khoa Toán – Lý – Tin, phòng Nghiên cứu khoa học và quan hệ quốc tế, thư viện trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp K51- ĐHSP Vật Lý đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ để em hoàn thiện đề tài này. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sơn La, tháng 5 năm 2014 Người thực hiện Nguyễn Thị Thìn MỤC LỤC A. MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Cơ sở nghiên cứu 2 2.1. Cơ sở lý luận 2 2.2. Cơ sở thực tiễn 2 3. Mục đích của đề tài 2 4. Nhiệm vụ của đề tài 2 5. Giả thuyết khoa học 2 6. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3 6.1. Đối tượng: 3 6.2. Khách thể: 3 7. Phạm vi nghiên cứu 3 8. Phương pháp nghiên cứu 3 9. Cấu trúc của đề tài 3 B: NỘI DUNG 4 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 4 1.1. Khái niệm bài tập vật lí. 4 1.2. Mục đích của bài tập vật lí. 4 1.3. Tác dụng của bài tập vật lí. 4 1.4. Phân loại bài tập vật lí. 4 1.5. Phương pháp giải bài tập vật lí. 5 CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN 6 2.1. Nội dung lý thuyết cơ bản. 6 2.2. Dạng bài tập cơ bản. 7 CHƢƠNG 3: NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 9 3.1. Nội dung kiến thức cơ bản. 9 3.1.1. Lực hạt nhân. 9 3.1.2. Năng lượng liên kết hạt nhân. 9 3.2. Các dạng bài tập cơ bản. 10 3.2.1. Dạng 1: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân. 10 3.2.2. Dạng 2: Tính năng lượng liên kết riêng và so sánh tính bền vững của các hạt nhân 12 CHƢƠNG 4: PHÓNG XẠ 16 4.1. Nội dung kiến thức cơ bản. 16 4.1.1. Định nghĩa. 16 4.1.2. Các tia phóng xạ. 16 4.1.3. Định luật phóng xạ và các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng phóng xạ. 16 4.1.4. Các định luật dịch chuyển phóng xạ. 17 4.2. Các dạng bài tâp cơ bản. 17 4.2.1. Dạng 1: Xác định độ phóng xạ. 17 4.2.2. Dạng 2: Xác định chu kì bán rã và hằng số phóng xạ. 21 4.2.3. Dạng 3: Xác định lượng chất tạo thành và lượng chất còn lại. 26 CHƢƠNG 5: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 35 5.1. Nội dung lí thuyết cơ bản. 35 5.2. Các dạng bài tập cơ bản. 37 5.2.1. Dạng 1: Vận dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. 37 5.2.2. Dạng 2: Bài toán về năng lượng trong phản ứng hạt nhân. 46 C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 1. Kết luận 53 2. Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 1 A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bước sang thế kỷ XXI, thế kỷ của khoa học và công nghệ. Khoa học kỹ thuật đã hiện diện ở mọi nơi, mọi ngóc nghách của đời sống xã hội, bộ mặt xã hội cũng như trong các ngành sản xuất đã có sự thay đổi rõ rệt, vượt trội, năng suất lao động tăng cao, con người được giải phóng dần khỏi lao động chân tay. Muốn vậy con người cần có tri thức về tất cả các lĩnh vực của đời sống như kinh tế - chính trị, văn hóa, xã hội và đặc biệt là những tri thức về khoa học công nghệ. “Giáo dục là chìa khóa cho sự phát triển”, “Con người là động lực là nhân tố quyết định hàng đầu”. Trong xã hội hiện nay đầu tư cho giáo dục chính là đầu tư cho sự phát triển. Không nằm ngoài sự phát triển đó, vật lý học là một ngành khoa học thật sự thú vị và hữu ích. Vật lý học đã có những phát triển to lớn, đạt được nhiều thành tựu nhất định. Với những thành tựu của mình, vật lý học đã giúp con người tìm hiểu, khám phá và cải tạo thế giới tự nhiên phục vụ cho con người, bên cạnh việc nghiên cứu kỹ hơn, sâu hơn, hiểu bản chất hơn của các ngành vật lý đã phát triển còn có sự phát triển của ngành vật lý mới trong đó có vật lý nguyên tử hạt nhân. Vật lý nguyên tử hạt nhân dù mới ra đời và phát triển được hơn một thế kỷ nhưng đã có những bước tiến nhanh chóng và đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Trong chương trình trung học phổ thông thì chúng ta đã được học phần “Vật lý nguyên tử hat nhân” nhưng ở mức độ đơn giản. Ở bậc học đại học chúng ta đã nghiên cứu sâu hơn, và hiểu rõ hơn về phần này. Tuy nhiên các tài liệu tham khảo về phần này còn ít do đó để giúp cho học sinh, sinh viên có hệ thống kiến thức cơ bản và hiểu biết sâu hơn, rộng hơn khi nghiên cứu và giải các dạng bài tập trắc nghiệm về vật lý nguyên tử hạt nhân nên tôi chọn đề tài “các dạng bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân”. Khóa luận này có thể dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ cho các sinh viên học môn vật lý đặc biệt là đối với các sinh viên sư phạm vật lý để phục vụ cho quá trình giảng dạy sau này, đồng thời có thể là tài liệu tham khảo cho một số giáo viên và học sinh trung học phổ thông. 2 2. Cơ sở nghiên cứu 2.1. Cơ sở lý luận Để thực hiện tốt mục tiêu dạy tốt học tốt thì việc lựa chọn phương pháp giảng dạy phù hợp là rất quan trọng. Đối với bộ môn vật lý là một bộ môn trừu tượng đòi hỏi khả năng nhận thức và tư duy cao. Dựa vào lý luận về bài tập vật lý. Vào vị trí, vai trò, các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập vật lý để sưu tầm, tìm hiểu, lựa chọn các bài tập cơ bản, từ đó phân thành từng dạng bài tập cụ thể. Tìm phương pháp giải. 2.2. Cơ sở thực tiễn Trong thực tiễn các trường ĐH, CĐ và THPT thì HS và SV phải nghiên cứu rất nhiều kiến thức vì vậy thời gian làm bài tập rất ít việc đi sâu vào phân tích hiện tượng và bản chất vấn đề còn hạn chế nhất là bài tập trắc nghiệm về vật lý nguyên tử hạt nhân cho HS thi ĐH còn ít. Vì vậy tôi mong đề tài này sẽ góp phần là tài liệu tham khảo cho các bạn SV và HS 3. Mục đích của đề tài - Sưu tầm và phân loại các dạng bài bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân. - Đề xuất một số phương pháp giải và các dạng bài tập. - Nâng cao trình độ bản thân. - Cung cấp thêm tài liệu tham khảo cho các bạn SV và HS. 4. Nhiệm vụ của đề tài - Tìm hiểu lí luận chung về vai trò, tác dụng của bài tập vật lý, phương pháp giải bài tập vật lý. - Nghiên cứu kiến thức của phần nguyên tử hạt nhân, sưu tầm, tìm hiểu các bài tập trắc nghiệm hay gặp từ đó phân thành từng dạng bài tập cụ thể. Đề xuất phương án giải. 5. Giả thuyết khoa học Khả năng vận dụng kiến thức vào giải bài tập của HS, SV còn nhiều hạn chế. Thường máy móc thụ động, không hiểu sâu kiến thức, bản chất của hiện tượng vật lí nên kết quả chưa cao. 3 Hình thành một hệ thống các bài tập, một hệ thống các mối liên hệ chặt chẽ giữa bài tập và lí thuyết sẽ kích thích hứng thú say mê học tập nâng cao kết quả học tập của mình. 6. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 6.1. Đối tượng: Bài tập trắc nghiệm vật lí nguyên tử hạt nhân. 6.2. Khách thể: Sinh viên sư phạm trường đai học Tây Bắc và học sinh trung học phổ thông. 7. Phạm vi nghiên cứu Sinh viên sư phạm trường đại học Tây Bắc và học sinh trung học phổ thông. 8. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp sưu tầm tài liệu. - Phương pháp sử lí toán học. - Phương pháp suy luận logic. 9. Cấu trúc của đề tài Phần I: Mở đầu Phần II: Nội dung Chương 1: Cơ sở lí luận. Chương 2: Tính chất và cấu tạo của hạt nhân. Chương 3: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Chương 4: Phóng xạ. Chương 5: Phản ứng hạt nhân 4 B. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1. Khái niệm bài tập vật lí. Bài tập vật lí được hiểu là 1 vấn đề đặt ra đòi hỏi giải quyết nhờ suy luận logic, phép tính toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí. Hiểu theo nghĩa rộng, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán. Sự tư duy một cách tích cực luôn là việc giải bài toán. 1.2. Mục đích của bài tập vật lí. - Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu mở rộng kiến thức. - Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới. - Giải bài tập vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát. - Giải bài tập vật lí là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của người học. - Giải bài tập vật lí góp phần phát triển tư duy sáng tạo của người học. - Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của người học. 1.3. Tác dụng của bài tập vật lí. Kiến thức vật lí rất đa dạng phong phú và trừu tượng. Bài tập vật lí là phương tiện để củng cố kiến thức một cách sinh động nhất. Giải bài tập giúp học sinh, sinh viên nhớ lại những kiến thức đã học, đôi khi phải sử dụng vốn kiến thức không phải chỉ trong một phần, một chương nào đó mà phải tổng hợp nhiều phần nhiều chương. Giải bài tập vật lí còn giúp học sinh, sinh viên hiểu rõ bản chất của vấn đề, bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo. 1.4. Phân loại bài tập vật lí. Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí:  Dựa vào phương tiện giải. Có thể chia bài tập vật lí thành: + Bài tập định tính + Bài tập tính toán + Bài tập thí nghiệm + Bài tập đồ thị 5  Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập. Có thể chia thành: + Bài tập tập dượt + Bài tập tổng hợp + Bài tập sáng tạo 1.5. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí. Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng phong phú. Tuy nhiên giải một bài toán vật lí gồm những bước sau: Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài. - Xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số đâu là dữ liệu. - Chuyển ngôn ngữ đời thường của bài toán sang ngôn ngữ vật lí. - Dùng các kí hiệu để tóm tắt đề bài cho gọn. - Trong trường hợp cần thiết cần phải vẽ hình, dùng đồ thị để diễn đạt những điều kiện của đề bài. Bƣớc 2: Phân tích hiện tƣợng. - Nhận biết những dữ kiện đề bài đã cho có liên quan đến khái niệm nào, hiện tượng nào, định luật nào, quy tắc nào trong vật lí. - Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, quy tắc của định luật nào. Bƣớc 3: Xây dựng lập luận. Có 2 phương pháp xây dựng lập luận để giải:  Phương pháp phân tích. + Xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật xác định. + Phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho. + Tìm được một công thức chỉ chứa ẩn số với các dữ kiện đã cho.  Phương pháp tổng hợp. + Xuất phát từ những điều kiện của đề bài. + Xây dựng lập luận hoặc biến đổi các công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tiến dần đến các công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho. Bƣớc 4: Biện luận Phân tích kết quả cuối cùng. Loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện của đề bài hoặc không phù hợp với thực tế. [...]... Dạng bài tập cơ bản Dạng cơ bản: Tính số hạt nhân nguyên tử và suy ra số nơtrôn, prôtôn có trong lượng chất hạt nhân Phương pháp: Cho khối lượng m hoặc số mol n của hạt nhân A Z X Tìm hạt p, n trong mẫu đó HD: - Nếu cho khối lượng m suy ra số hạt nhân X là: N  m N A A - Nếu cho số mol n suy ra số hạt nhân X là: N  n.NA Có NA  6,023.1023 mol1 Bài tập mẫu Bài 1: Biết số avôgađô NA  6,02.1023 (hạt/ mol)... hiệu hạt nhân là: A 327 U 92 B 235 U 92 92 C 235 U Bài giải Hạt nhân uranium có: Z = 92 A = Z+N = 92 + 143 = 235 Vậy hạt nhân được kí hiệu là: 235 92 U Vậy đáp án đúng: B 7 D 143 U 92 Bài tập có đáp án Bài 1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hạt nhân nguyên tử? A Số nuclôn bằng số khối A của hạt nhân B Hạt nhân trung hòa về điện C Số nơtrôn N bằng hiệu số khối A và số prôtôn Z D Hạt nhân có nguyên. .. 96,34.1023 Bài 8: Số hạt nhân nguyên tử có trong 100g 131 53 D 14,45.1024 I là bao nhiêu? A 3,592.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C 4,592.1023 hạt D 4,82.1024 hạt Đáp án 1 B 2 D 3 D 4 D 5 D 6 B 8 7 D 8 B CHƢƠNG 3: NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 3.1 Nội dung kiến thức cơ bản 3.1.1 Lực hạt nhân - Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững Lực hút đó gọi là lực hạt nhân -... có 2,00 gam Rn nguyên chất Số nguyên tử Rn còn lại sau thời gian t =1,5 T là: A N  1,91.1020 hạt B N  1,91.1019 hạt C N  1,91.1022 hạt A N  1,91.1021 hạt Bài 2: Radon 222 86 Rn là chất phóng xạ với chu kì bán rã t = 3,8 ngày Một mẫu Rn có khối lượng 2mg Số nguyên tử còn lại sau 19 ngày là: A 0,874.1017 nguyên tử B 0,874.1018 nguyên tử C 1,69.1017 nguyên tử D 1,69.1020 nguyên tử Bài 3: Pôlôni 210... vững của hạt nhân - Công thức:   Wlk A - Đơn vị: (MeV/nuclôn) - Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững 9 3.2 Các dạng bài tập cơ bản 3.2.1 Dạng 1: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân Phương pháp: Áp dụng các công thức sau: - Độ hụt khối: m   Zmp   A  Z  mn   m   - Năng lượng liên kết: Wlk  mc2 Bài tập mẫu Bài 1: Biết rằng khối lượng của hạt nhân 10... kết của hạt nhân? A Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng dễ bị phá vỡ B Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng bền vững C Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì độ hụt khối càng nhỏ D Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì khối lượng của các hạt nhân càng lớn hơn khối lượng của các nuclôn Bài 2: Phát biểu nào sau đây là đúng? A Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm... 1,271.1021 nguyên tử 2 Đáp án đúng: C Bài 4: Một mẫu 226 88 Ra có khối lượng ban đầu là 2,26g Hạt nhân 226 88 Ra này đứng yên phân rã ra một hạt  và biến đổi thành hạt nhân X Biết rằng chu kì bán rã T = 1570 năm Số hạt nhân X được tạo thành trong năm thứ 786 là: A 1,04.1018 hạt C 4,255.1021 hạt B 1,88.1018 hạt A 6,256.1021 hạt Bài giải Ta có phương trình phân rã: 226 88 4 Ra  2 He  224 X 86 Số hạt nhân. .. hút đó gọi là lực hạt nhân - Lực hạt nhân không phải lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luôn là lực hút giữa các nuclôn.Vì vậy lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích - Lực hạt nhân có bán kính tác dụng rất ngắn, khi nuclôn cách nhau 1 khoảng là 10-15m 3.1.2 Năng lượng liên kết hạt nhân - Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó Độ chênh lệch giữa hai... thấy thành hạt nhân khác - Phóng xạ tự nhiên là quá trình biến đổi tự phát của hạt nhân của một nguyên tố này thành hạt nhân cuả nhân tố khác kèm theo các tia phóng xạ phát ra 4.1.2 Các tia phóng xạ - Với phóng xạ tự nhiên: + Phóng xạ  : Tia phóng xạ là hạt nhân nguyên tử hêli ( 4 He ); 2 điện tích +2e ; khối lượng m = 4,0015u; phóng ra với vận tốc 107 m/s + Phóng xạ  : Tia phóng xạ là các hạt electron... 1 hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết phải cung cấp để tách các nuclôn C Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclôn 11 D Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử Bài 3: Hạt nhân 2 D có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng của prôtôn là 1,0073u 1 và khối lượng của nơtrôn là 1,0087u Năng lượng liên kết của hạt nhân . rộng hơn khi nghiên cứu và giải các dạng bài tập trắc nghiệm về vật lý nguyên tử hạt nhân nên tôi chọn đề tài các dạng bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân . Khóa luận này có thể dùng. vào lý luận về bài tập vật lý. Vào vị trí, vai trò, các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập vật lý để sưu tầm, tìm hiểu, lựa chọn các bài tập cơ bản, từ đó phân thành từng dạng bài. của bài tập vật lý, phương pháp giải bài tập vật lý. - Nghiên cứu kiến thức của phần nguyên tử hạt nhân, sưu tầm, tìm hiểu các bài tập trắc nghiệm hay gặp từ đó phân thành từng dạng bài tập