VẬT LÍ HẠT NHÂN-Gởi bạn Thanh

Vật Lý 12 Hạt Nhân Ngun Tử CHƯƠNG IX HẠT NHÂN NGUN TỬ CHỦ ĐỀ 25 CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN A. TĨM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I CẤU TẠO HẠT NHÂN 1. Cấu tạo hạt nhân + Hạt nhân có kí hiệu A Z X có A nuclơn. Trong đó gồm : Z prơtơn, N = A – Z nơtrơn. + Kí hiệu của prơtơn: 1 1 1 1 p p H= = + Kí hiệu của nơtrơn: 1 0 n n= 2. Bán kính của hạt nhân: 1 15 3 1,2 .10R A − = (m) Thể tích của hạt nhân tỉ lệ với số khối của nó. 3. Đồng vị Các ngun tử mà hạt nhân chứa cùng một số prơtơn Z, nhưng khác về số nơtrơn N gọi là đồng vị. 4. Một số đơn vị thường dùng trong Vật lí hạt nhân + Khối lượng ngun tử : Đơn vị u có giá trị bằng 1 12 khối lượng của ngun tử đồng vị 12 6 C 27 2 2 1 1,66055.10 931,5 1 931,5 Mev u kg uc Mev c − = = ⇒ = + u có giá trị xấp xỉ khối lượng của nuclơn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u). + Đơn vị năng lượng : 19 6 19 13 1 1,6.10 1 10 .1,6.10 1,6.10ev J Mev J J − − − = ⇒ = = + Một số đơn vị ngun tử thường gặp: 27 1,67262.10 1,00728 p m kg u = = 27 31 1,67493.10 1,00866 9,31.10 0,0005468 n e m kg u m kg u − = = = = + Số Avơgađrơ: N A = 6,023.10 23 mol -1 + Điện tích ngun tố: |e| = 1,6.10 -19 C + Các cơng thức liên hệ: Số mol :   =     ⇒       =        23 ; A : khối lượng mol (g/mol) hay số khối (u) m = : khối lượng N : số hạt nhân nguyên tử ; N = N = 6,023.10 nguyên tử/mol A A A A m NA n A N N mN n N A 5. Lực hạt nhân + Lực tương tác giữa các nuclơn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh). + Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclơn trong hạt nhân gọi là lực tương tác mạnh. + Đặc điểm : Phạm vi tác dụng mạnh. 6. Hệ thức Anhxtanh + Hạt nhân có khối lượng nghỉ 0 m , chuyển động với vận tốc v , có năng lượng tồn phần tính theo cơng thức: 2 E mc K= + (với động năng 2 2 mv K = ) + Một vật có khối lượng 0 m ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc v , khối lượng của vật sẽ tăng lên thành m với 0 2 2 1 m m v c = − . + Hệ thức Anhxtanh: 2 0 E mc K E E = ⇒ = − . Với 2 0 0 E m c = là năng lượng nghỉ của vật. GV : Nguyễn Xn Trị - 0937 944 688 47 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử 7. Độ hụt khối m ∆ của hạt nhân A Z X ( ) p n hn m Zm A Z m m   ∆ = + − −   + Nếu 0m ∆ > thì hạt nhân bền vững. + Nếu 0m ∆ < thì hạt nhân không tồn tại. + hn m là khối lượng của hạt nhân A Z X . Khối lượng hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn cấu thành hạt nhân. 8. Năng lượng liên kết lk W của hạt nhân A Z X Khi muốn phá vỡ hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt, ta phải cung cấp cho nó một năng lượng bằng E ∆ . + Khi đơn vị của [ ] [ ] [ ] ; lk p n hn W J m m m kg   = = = =   thì 2 2 ( ) . lk p n hn W mc Zm A Z m m c   = ∆ = + − −   với 8 3.10 /c m s= là vận tốc ánh sáng trong chân không. + Khi đơn vị của [ ] [ ] [ ] ; lk p n hn W Mev m m m u   = = = =   thì 2 ( ) .931,5 lk p n hn W mc Zm A Z m m   = ∆ = + − −   9. Năng lượng liên kết riêng lk W A ε = của hạt nhân A Z X + Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết trên một nuclôn : 1 ( ) .931,5 lk p n hn W Zm A Z m m A A ε   = = + − −   + Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Chú ý : Hạt nhân có số khối trong khoảng từ 50 đến 70, năng lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 . Mev nu B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Hãy chọn câu đúng: Các nguyên tử gọi là đồng vị khi A. Có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn B. Hạt nhân chứa cùng số proton Z nhưng số notron N khác nhau C. Hạt nhân chữa cùng số proton Z nhưng sô nuclon A khác nhau D. Cả A, B, C đều đúng Câu 2: Hãy chọn câu đúng A. Khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân B. Có hai loại nuclon là proton và electron C. Bán kính của nguyên tử bằng bán kính hạt nhân D. Điện tích của nguyên tử bằng điện tích hạt nhân Câu 3: Hãy chọn câu đúng: A. Trong ion đơn nguyên tử, số proton bằng số electron B. Trong hạt nhân, số proton phải bằng số notron C. Trong hạt nhân, số proton bằng hoặc nhỏ hơn số notron D. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bằng bán kính nguyên tử Câu 4: Chọn câu sai: A. Một mol nguyên tử (phân tử) gồm N A nguyên tử (phân tử) N A = 6,023.10 23 hạt B. Khối lượng của một nguyên tử Cacbon bằng 12g C. Khối lượng của một mol N 2 bằng 28g D. Khối lượng của một mol ion H + bằng 1g Câu 5: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ: A. Các proton B. Các notron C. Các electron D. Các nuclon Câu 6: Đơn vị đo khối lượng trong vật lí hạt nhân có thể dùng: A. kg B. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) B. Đơn vị 2 eV c hoặc 2 MeV c D. Cả A, B và C đều đúng Câu 7: Đơn vị khối lượng nguyên tử của 1 u là: A. 27 1 1,66055.10u kg − = B. 2 1 931,5 MeV u c = C. 1 1 12 u = khối lượng nguyên tử 12 6 C D. Cả A, B và C đều đúng GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 48 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử Câu 8: Hạt nhân nguyên tử 235 92 U có bao nhiêu notron và proton A. p = 92, n = 143 B. p = 143, n = 92 C. p = 92, n = 235 D. p = 235, n = 93 Câu 9: So với hạt nhân 29 14 Si , hạt nhân 40 20 Ca có nhiều hơn A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn. C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn. Câu 10: Hạt nhân Liti có 3 proton và 4 notron. Hạt nhân này có kí hiệu như thế nào? A. 7 3 Li B. 4 3 Li C. 3 4 Li D. 3 7 Li Câu 11: Nguyên tử của đồng vị phóng xạ 235 92 U có: A. 92 electron và tổng số proton và electron bằng 235 B. 92 proton và tổng số electron và notron bằng 235 C. 92 notron và tổng số notron và proton bằng 235 D. 92 notron và tổng số proton và electron bằng 235 Câu 12: Hạt nhân 14 6 C phóng xạ β - . Hạt nhân con sinh ra có A. 5 prôtôn và 6 nơtron. B. 6 prôtôn và 7 nơtron. C. 7 prôtôn và 7 nơtron. D. 7 prôtôn và 6 nơtron. Câu 13: Hạt nhân nguyên tử 235 92 U có bao nhiêu notron và proton: A. p = 92, n = 143 B. p = 143, n = 92 C. p = 92, n = 235 D. p = 235, n = 93 Câu 14: Cho hạt nhân X 10 5 . Hãy tìm phát biểu sai: A. Số nơtrôn: 5 B. Số prôtôn: 5 C. Số nuclôn: 10 . D. Điện tích hạt nhân: 6e Câu 15: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nguyên tử 23 11 Na A. Hạt nhân Na có 11 nuclôn B. Số nơtron là 12 C. Số prôton là 11 D. Số nuclôn là 23 Câu 16: Hãy cho biết thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử Pôlôni Po 210 84 ? A. Hạt nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 84 nơtrôn. B. Hạt nhân Pôlôni có Z = 84 prôtôn và N = 126 nơtrôn. C. Hạt nhân Pôlôni có Z = 126 prôtôn và N = 84 nơtrôn. D. Hạt nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 126 nơtrôn. Câu 17: Nhân Uranium có 92 proton và tổng cộng có 143 nơtron, kí hiệu của hạt nhân này là: A. U 237 92 B. U 235 92 C. U 92 235 D. U 92 237 Câu 18: Hạt nhân X A Z có khối lượng là m X . Khối lượng của prôtôn và của nơtron lần lượt là m p và m n . Độ hụt khối của hạt nhân X A Z là: A. ∆m = [Zm n + (A - Z)m p ] - m X B. ∆m = m X - (m n + m p ) C. ∆m = [Zm p + (A - Z)m n ] - m X D. ∆m = (m n + m p ) - m X Câu 19: Cho ba hạt nhân X, Y, Z có số nuclon tương ứng là A X , A Y , A Z với A X = 2A Y = 0,5A Z . Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ∆E X , ∆E Y , ∆E Z với ∆E Z < ∆E X < ∆E Y . Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là A. Y, X, Z B. Y, Z, X C. X, Y, Z D. Z, X, Y Câu 20: Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thì A. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X. B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y. C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau. D. năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y. Câu 21: Khối lượng của hạt nhân Be 10 4 là 10,0113u; khối lượng của nơtron là m n = 1,0086u; khối lượng của prôtôn là m p = 1,0072u. Độ hụt khối của hạt nhân Be 10 4 là: A. 0,9110u B. 0,0811u C. 0,0691u D. 0,0561u Câu 22: Cho 1u = 931,5 MeV/c 2 . Hạt α có năng lượng liên kết riêng 7,1 MeV. Độ hụt khối của các nuclon khi liên kết thành hạt α là : A. 0,0256u B. 0,0305u C. 0,0368u D. 0,0415u GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 49 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử Câu 23: Khối lượng của hạt nhân 232 90 Th là 232,0381 Th m u= ; khối lượng của notron là 1,0087 ; n m u= khối lượng của proton là 1,0073 . n m u= Độ hụt khối của hạt nhân 232 90 Th là: A. 1,8543 u B. 18,543 u C. 185,43 u D. 1854,3 u Câu 34: Hạt nhân 10 4 Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn m n = 1,0087u; khối lượng của prôtôn m P = 1,0073u; 1u = 931,5 MeV/c 2 . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 10 4 Be là A. 0,6321 MeV. B. 63,2152 MeV. C. 6,3215 MeV. D. 632,1531 MeV. Câu 25: Cho khối lượng của proton, notron, Ar 40 18 , Li 6 3 lần lượt là: 1,0073 u; m n = 1,0087u; m Li = 6,0145 u; m Ar = 40,0256 u và 1u = 931,5 MeV/c 2 . So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Li 6 3 thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Ar 40 18 . A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV Câu 26: Năng lượng liên kết của các hạt nhân H 2 1 ; He 2 2 ; Fe 56 26 và U 235 92 lần lượt là 2,22MeV; 28,3 MeV; 492 MeV và 178,6 MeV. Hạt nhân bền vững nhất là: A. H 2 1 B. He 2 2 C. 56 26 Fe D. U 235 92 Câu 27: Tính năng lượng liên kết của hạt nhân 126 52 Te. Cho m p = 1,0073 u ; m n = 1,0087 u. M Te = 125,9033 u; cho u = 931,5 MeV/c 2 A. 1024,94 MeV B. 10,94 MeV C. 102 MeV D. 24,94 MeV. Câu 28: Tình năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Molypđen 98 42 Mo. Cho m p = 1,0073u; m n = 1,0087u; m Mo = 97,9054u; u = 931,5 MeV/c 2 A. 8,3MeV. B.8,1 MeV C. 7,9MeV. D. 7,8 MeV Câu 29: Khối lượng của hạt nhân Be 10 4 là m Be = 10,0113 u, khối lượng của nơtron là m n = 1,0087u, khối lượng của prôtôn là m p = 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c 2 . Năng lượng liên kết của hạt nhân Be 10 4 là: A. 64,332 MeV B. 6,4332 MeV C. 0,064332 MeV D. 6,4332 KeV Câu 30: Khối lượng của hạt nhân 20 10 Ne là m Ne = 19,9870 u, khối lượng của nơtron là m n = 1,0087u, khối lượng của prôtôn là m p = 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c 2 . Năng lượng liên kết của hạt nhân 20 10 Ne là: A. 5 1,86.10 MeV B. 3 1,86.10 MeV C. 9 2,99.10 − J D. Một giá trị khác Câu 31: Cho năng lượng liên kết của hạt nhân α bằng 36,4 MeV. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đó bằng A. 18,2 MeV/nuclon B. 6,067 MeV/nuclon C. 9,1 MeV/nuclon D. 36,4 MeV/nuclon Câu 32: Biết khối lượng của prôtôn m p = 1,0073u; khối lượng nơtron m n = 1,0087u; khối lượng của hạt nhân Dơteri m D = 2,0136u và 1u = 931,5 MeV/c 2 . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân nguyên tử Dơteri D 2 1 là A. 1,12MeV B. 2,24MeV C. 3,36MeV D. 1,24MeV GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 50 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử CHỦ ĐỀ 26 PHÓNG XẠ HẠT NHÂN – PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. PHÓNG XẠ HẠT NHÂN 1. Các loại phóng xạ  Phóng xạ α ( 4 2 He ): 4 4 2 2 2 ; 4 A A Z Z Y X Y X X He Y Z Z A A − − → + = − = − + Hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị. + Là hạt nhân Hêli ( 4 2 He ), mang điện tích dương (+2e) nên lệch về phía bản âm khi bay qua giữa hai bản tụ điện. + Chuyển động với vận tốc cỡ 7 2.10 /m s , quãng đường đi được trong không khí cỡ 8 cm, trong chất rắn cỡ vài mm => khả năng đâm xuyên kém, có khả năng iôn hóa chất khí mạnh.  Phóng xạ β − ( 1 0 e - ): 0 1 1 1 ; A A Z Z Y X Y X X e Y Z Z A A − + → + = + = + Hạt nhân con tiến ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn và có cùng số khối. + Thực chất của phóng xạ β − là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một phản hạt nơtrinô % ( ) ν : n p e n - ® + + % hay % 1 1 0 0 1 1 n p e ν − → + + + Bản chất của phóng xạ β − là hạt electron 0 1 ( )e − , mang điện tích (-1e) nên bị lệch về phía bản dương của tụ điện. + Hạt nơtrinô ( ) ν không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng và hầu như không tương tác vật chất. + Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. + Iôn hóa chất khí yếu hơn tia α . + Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại.  Phóng xạ β + ( 1 0 e + ): 0 1 1 1 ; A A Z Z Y X Y X X e Y Z Z A A + − → + = − = + Hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn. + Thực chất của phóng xạ β + là một hạt prôton biến thành một hạt nơtron, một hạt pôzitron và một hạt nơtrinô ( ) ν : p n e v + ® + + hay 1 1 0 1 0 1 p n e ν + → + + + Bản chất của tia phóng xạ β + là hạt pôzitron ( 1 0 e + ), mang điện tích dương (+e) nên bị lệch về phía bản âm của tụ điện (lệch nhiều hơn tia α và đối xứng với tia β − ). + Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. + Iôn hóa chất khí yếu hơn tia α + Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại.  Phóng xạ γ (photon) 0 0 A A Z Z X X γ → + + Có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (< 0,01 nm). Là chùm photon có năng lượng cao. + Là bức xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch trong điện trường và từ trường. + Có các tính chất như tia Rơnghen, có khả năng đâm xuyên lớn, đi được vài mét trong bê tông và vài centimet trong chì và rất nguy hiểm. + Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao m E khi chuyển về mức năng lượng thấp hơn n E thì phát ra năng lượng dưới dạng một photon của tia γ . Vậy phóng xạ γ là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ α , β . Không có sự biến đổi hạt nhân trong phóng xạ γ . GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 51 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử + Năng lượng gamma phát ra : m n hc hf E E g e l = = = - 2. Định luật phóng xạ - Số nguyên tử (hạt nhân) chất phóng xạ còn lại sau thời gian t 0 0 2 t t T N N N e l - - = = - Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt (α hoặc e - hoặc e + ) được tạo thành: 0 0 (1 ) t N N N N e l- D = - = - - Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t 0 0 2 t t T m m m e l - - = = Trong đó: N 0 , m 0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T là chu kỳ bán rã 2 0,693ln T T l = = là hằng số phóng xạ t k T = là số chu kì bán rã trong thời gian t λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ. - Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t: 0 0 (1 ) t m m m m e l- D = - = - - Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: 0 1 t m e m l- D = - - Phần trăm chất phóng xạ còn lại: 0 2 t t T m e m l - - = = - Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: 1 0 1 1 1 0 (1 ) (1 ) t t A A A N AN m A e m e N N A l l- - D = = - = - Trong đó: A, A 1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành N A = 6,023.10 -23 mol -1 là số Avôgađrô. Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β + , β - thì A = A 1 ⇒ m 1 = ∆m - Độ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây. 0 0 2 t t T H N H H e l l - - = = = H 0 = λN 0 là độ phóng xạ ban đầu. Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây; Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.10 10 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H 0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn vị giây (s). - Thể tích của dung dịch chứa chất phóng xạ : 0 0 2 t T H V V H = Với V là thể tích dung dịch chứa độ phóng xạ H. Chu kì bán rã của một số chất Chất phóng xạ Cacbon 12 6 C Oxi 16 8 O Urani 235 92 U Poloni 210 84 Po Rađi 226 88 Ra Radon 219 86 Ra Iôt 131 53 I Chu kì bán rã (T) 5730 năm 122 s 8 7,3.10 năm 138 ngày 1620 năm 4 s 8 ngày - Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ : trong phương pháp nguyên tử đánh dấu, trong khảo cổ xác định tuổi cổ vật dựa vào lượng đồng vị cacbon 14 C . 3. Phản ứng hạt nhân a. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại: GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 52 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử - Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. A C D® + Trong đó : A là hạt nhân mẹ. C là hạt nhân con. D là tia phóng xạ ( , , a b ). - Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác. A B C D+ ® + - Phương trình phản ứng: 31 2 4 1 2 3 4 1 2 3 4 AA A A Z Z Z Z X X X X+ ® + Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X 1 → X 2 + X 3 . Với X 1 là hạt nhân mẹ, X 2 là hạt nhân con, X 3 là hạt α hoặc β. b. Các định luật bảo toàn - Bảo toàn số nuclôn (số khối): A 1 + A 2 = A 3 + A 4 - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 - Bảo toàn động lượng: 1 2 3 4 p p p p+ = + uur uur uur uur hay 1 1 2 2 4 3 4 4 m m m mv v v v+ = + ur ur ur ur - Bảo toàn năng lượng: 1 2 3 4 X X X X K K E K K+ +D = + Trong đó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân 2 1 2 X x x K m v= là động năng chuyển động của hạt X - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: 1 2 3 4 E E E E+ = + hay 2 2 1 2 1 2 3 4 3 4 ( ) ( )m m c K K m m c K K+ + + = + + + Lưu ý: + Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ. + Mối quan hệ giữa động lượng X p và động năng X K của hạt X là: 2 2 X X X p m K= + Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: 1 2 p p p= + ur uur uur biết · 1 2 ( ; )p pj = uur uur suy ra 2 2 2 1 2 1 2 2p p p p p cosj= + + hay 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2m v m v m v m m v v cosj= + + hay 1 1 2 2 1 2 1 2 2mK m K m K m m K K cosj= + + Tương tự khi biết · 1 1 φ ( ; )p p= uur ur hoặc · 2 2 φ ( ; )p p= uur ur Trường hợp đặc biệt: 1 2 p p^ uur uur ⇒ 2 2 2 1 2 p p p= + Tương tự khi 1 p p^ uur ur hoặc 2 p p^ uur ur v = 0 (p = 0) ⇒ p 1 = p 2 ⇒ 1 1 2 2 2 2 1 1 K v m A K v m A = = » Tương tự v 1 = 0 hoặc v 2 = 0. c. Phản ứng hạt nhân thu năng lượng và tỏa năng lượng Trong phản ứng hạt nhân 31 2 4 1 2 3 4 1 2 3 4 AA A A Z Z Z Z X X X X+ ® + Gọi i m là khối lượng của hạt nhân i i mD là độ hụt khối của hạt nhân i Năng lượng phản ứng hạt nhân: 2 E mcD =D + Nếu :  1 2 3 4 ( ) ( ) 0m m m m mD = + - + > Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.  1 2 3 4 ( ) ( ) 0m m m m mD = + - + < Phản ứng hạt nhân thu năng lượng. + Hay :  1 2 3 4 ' ( ) ( ) 0m m m m mD = D +D - D +D > Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 53 p ur 1 p uur 2 p uur φ Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử  1 2 3 4 ' ( ) ( ) 0m m m m mD = D +D - D +D < Phản ứng hạt nhân thu năng lượng. d. Năng lượng phản ứng [ ] [ ] 2 1 2 3 4 3 4 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )Q m m m m c K K K K J= + - + = + - + Trong đó đơn vị của m (kg), Q (J). Nếu đơn vị của m (u), Q (MeV) thì ta có : [ ] [ ] 1 2 3 4 3 4 1 2 ( ) ( ) .931,5 ( ) ( ) ( )Q m m m m K K K K MeV= + - + = + - + Ta có hai trường hợp:  1 2 3 4 0Q m m m m> Û + > + : Phản ứng tỏa năng lượng.  1 2 3 4 0Q m m m m< Û + < + : Phản ứng thu năng lượng. E. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Tính năng lượng phản ứng A + B → C + D * W = ( m 0 – m)c 2 * W = lksau W - lktr W * W = đtrđsau WW − Dạng 2: Độ phóng xạ * H = A N A m T N 693,0 = λ (Bq) * 0 H = A N A m T N 693,0 0 0 = λ (Bq) * H = 0 H T t t He − − = 2 0 λ * Thời gian tính bằng giây * Đơn vị : 1 Ci = 3,7. 10 10 Bq Dạng 3: Định luật phóng xạ * Độ phóng xạ(số nguyên tử, khối lượng) giảm n lần → n H H T t == 2 0 * Độ phóng xạ(số nguyên tử, khối lượng) giảm (mất đi) n% → n H H T t =−= ∆ − 21 0 % * Tính tuổi : H = T t H − 2. 0 , với 0 H bằng độ phóng xạ của thực vật sống tương tự, cùng khối lượng. * Số nguyên tử (khối lượng) đã phân rã : )21( 0 T t NN − −=∆ , có thể dựa vào phương trình phản ứng để xác định số hạt nhân đã phân rã bằng số hạt nhân tạo thành. * Vận dụng định luật phóng xạ cho nhiều giai đoạn: 1 N∆ 2 N∆ )1( 1 01 t eNN λ − −=∆ 1{ 22 NN =∆ - e - )( 34 tt − λ } 3 02 t eNN λ − = Dạng 4 : Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần và bảo toàn động lượng * Động lượng : →→→→ +=+ DCBA pppp * Năng lượng toàn phần : W = đtrđsau WW − * Liên hệ : đ mWp 2 2 = * Kết hợp dùng giản đồ vectơ Dạng 5 : Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng * 2 )( cmNmZmW XnplkX −+= (là năng lượng toả ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, cũng là năng lượng để tách hạt nhân thành các nucleon riêng rẻ) * A W W lkX lkrX = (hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững) B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 54 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử Câu 1: Chọn câu sai. Tia α : A. Chuyển động với vận tốc cỡ 4 2.10 /m s B. Làm ion hóa chất khí C. Làm phát quang một số chất D. Có khả năng đâm xuyên mạnh Câu 2: Chọn câu sai. Các tia không bị lệch trong điện trường và từ trường là: A. Tia α và tia β B. Tia γ và tia β C. Tia γ và tia Rơnghen D. Tia β và tia Rơnghen Câu 3: Chọn câu sai khi nói về tia β A. Mang điện tích âm B. Có bản chất như tia X C. Có vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng D. Ion hóa chất khí nhưng yếu hơn so với tia α Câu 4: Chọn câu sai khi nói về tia γ A. Không mang điện tích B. Có bản chất như tia X C. Có khả năng đâm xuyên rất lớn D. Có vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng Câu 5: Chọn phát biểu đúng khi nói về tia β − A. Các nguyên tử Hêli bị ion hóa B. Các electron C. Sóng điện từ có bước sóng ngắn D. Các hạt nhân nguyên tử Hyđro Câu 6: Một hạt nhân A Z X sau khi phóng xạ đã biến đổi thành hạt nhân 1 A Z Y + . Đó là phóng xạ A. Phát ra hạt α B. Phát ra γ C. Phát ra β + D. Phát ra β − Câu 7: Chọn câu sai trong các câu sau: A. Tia α gồm các hạt nhân của nguyên tử Hêli B. Tia β + gồm các hạt có cùng khối lượng với electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương C. Tia β − gồm các electron nên không phải phóng ra từ hạt nhân D. Tai α lệch trong điện trường ít hơn tia β Câu 8: Tính chất nào sau đây không phải là tính chất chung của các tia , , α β γ A. Có khả năng iôn hóa không khí B. Bị lệch trong điện trường hoặc từ trường C. Có tác dụng lên phim ảnh D. Có mang năng lượng Câu 9: Điều nào sau đây là sai khi nói về tia α A. Tia α thực chất là hạt nhân nguyên tử Hêli B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện C. Tia α phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng D. Khi đi qua không khí, tia α làm iôn hóa không khí và mất dàn năng lượng Câu 10: Khi nói về tia α, phát biểu nào sau đây là sai? A. Tia α phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 2000 m/s. B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện. C. Khi đi trong không khí, tia α làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng. D. Tia α là dòng các hạt nhân heli ( 4 2 He ) Câu 11: Trong phóng xạ α , so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí: A. Lùi 1 ô B. Lùi 2 ô C. Tiến 1 ô D. Tiến 2 ô Câu 12: Trong phóng xạ β − , so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí: A. Lùi 1 ô B. Lùi 2 ô C. Tiến 1 ô D. Tiến 2 ô Câu 13: Trong phóng xạ β + , so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí: A. Lùi 1 ô B. Lùi 2 ô C. Tiến 1 ô D. Tiến 2 ô Câu 14: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm. B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng. C. đều không phải là phản ứng hạt nhân D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Câu 15: Phát biểu nào sao đây là sai khi nói về độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ)? A. Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ. B. Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren. C. Với mỗi lượng chất phóng xạ xác định thì độ phóng xạ tỉ lệ với số nguyên tử của lượng chất đó. D. Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ phụ thuộc nhiệt độ của lượng chất đó. Câu 16: Hạt nhân Po 210 84 đang đứng yên thì phóng xạ α, ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt α GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 55 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử A. lớn hơn động năng của hạt nhân con. B. chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng động năng của hạt nhân con. C. bằng động năng của hạt nhân con. D. nhỏ hơn động năng của hạt nhân con. Câu 17: Chọn câu sai: A. Độ phóng xạ đặc trưng cho chất phóng xạ B. Chu kì bán rã đặc trưng cho chất phóng xạ C. Hằng số phóng xạ đặc trưng cho chất phóng xạ D. Hằng số phóng xạ và chu kì bán rã của chất phóng xạ tỉ lệ nghịch với nhau Câu 18: Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là thời gian sau đó A. Hiện tượng phóng xạ lập lại như cũ B. 1 2 số hạt nhân phóng xạ bị phân rã C. Khối lượng chất phóng xạ tăng lên gấp hai lần khối lượng ban đầu D. Độ phóng xạ tăng gấp một lần Câu 19: Chọn câu sai trong các câu sau đây khi nói về các định luật bảo toàn mà phản ứng hạt nhân phải tuân theo: A. Bảo toàn điện tích B. Bảo toàn số nuclon C. Bảo toàn năng lượng và động lượng D. Bảo toàn khối lượng Câu 20: Hiện tượng nào dưới đây xuất hiện trong quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử: A. Phát ra tia X B. Hấp thụ nhiệt C. Ion hóa D. Không có hiện tượng nào trong câu A, B và C Câu 21: Phản ứng nhiệt hạch là A. sự kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình tạo thành hạt nhân nặng hơn. B. phản ứng hạt nhân thu năng lượng . C. phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. D. phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Câu 22: Trong sự phân hạch của hạt nhân 235 92 U , gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Nếu k < 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh. B. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ. C. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. D. Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. Câu 23: Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung định luật phóng xạ A. 0 t m m e λ − = B. 0 t m me λ − = C. 0 t m m e λ = D. 0 1 2 t m m e λ − = Câu 24: Phương trình của định luật phóng xạ được biểu diễn bởi công thức nào sau: A. 0 t N N e λ = B. 0 t N N e λ − = C. 0 t N N e λ − = D. 0 t N N e λ = Câu 25: Chọn câu sai: A. Tổng điện tích của các hạt ở hai vế của phương trình phản ứng hạt nhân bằng nhau B. Trong phản ứng hạt nhân số nuclon được bảo toàn nên khối lượng của các nuclon cũng được bão toàn C. Sự phóng xạ là một phản ứng hạt nhân, chỉ làm thay đổi hạt nhân nguyên tử của nguyên tố phóng xạ D. Sự phóng xạ là một hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, không chịu tác động của các điều kiện bên ngoài Câu 26: Chất Radi phóng xạ hạt α có phương trình: 226 88 x y Ra Rn α → + A. x = 222, y = 86 B. x = 222, y = 84 C. x = 224, y = 84 D. x = 224, y = 86 Câu 27:Trong phản ứng hạt nhân: 19 1 16 9 1 8 F H O X+ → + thì X là: A. Nơtron B. electron C. hạt β + D. Hạt α Câu 28: Trong phản ứng hạt nhân 25 22 12 11 10 8 5 4 Mg X Na B Y Be α α  + → +   + → +   thì X, Y lần lượt là A. proton và electron B. electron và Dơtơri C. proton và Dơtơri D. Triti và proton Câu 29: Trong phản ứng hạt nhân 2 2 1 1 23 20 11 10 D D X p Na p Y Ne  + → +   + → +   thì X, Y lần lượt là A. Triti và Dơtơri B. α và Triti C. Triti và α D. proton và α GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 56 [...]... không phải là phản ứng hạt nhân nhân tạo 238 4 234 A 238U + 01n → 239U B 92U → 2 He + 90Th 92 92 C 24 He + 14 N → 17O + 11H 7 8 D 27 13 30 1 Al + α → 15 P + 0 n 238 234 Câu 38: Trong quá trình biến đổi hạt nhân, hạt nhân 92U chuyển thành hạt nhân 92U đã phóng ra A Một hạt α và 2 electron B Một electron và 2 hạt α α và 2 notron C Một hạt D Một hạt α và 2 hạt γ 232 208 Câu 39: Hạt nhân 90Th sau quá trình.. .Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử Câu 30: Chọn câu sai trong các câu sau: A Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt khác B Định luật bảo toàn số nuclon là một trong các định luật bảo toàn của phản ứng hạt nhân C Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, các hạt nhân mới sinh ra kém bền vững hơn D Hạt nhân có độ hụt khối càng... phản ứng bắn phá Nhôm bằng hạt α : α + 13 Al → 15 P + n biết mα = 4, 0015u ; mn = 1,0087u; mAl = 26,974u; mP = 29,97u Tính động năng tối thiểu của hạt α để phản ứng có thể xảy ra A ∆E = 0, 298016 MeV B ∆E = 0,928016 MeV C ∆E = 2,98016MeV D ∆E = 29,8016 MeV 9 Câu 76: Dùng một proton có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đang đứng yên Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt nhân α Hạt α bay ra theo phương... đồng vị của 82 Pb Khi đó, mỗi hạt nhân 232 90 Th đã phóng ra bao nhiêu hạt α và β − A 5 α và 4 β − B 6 α và 4 β − C 6 α và 5 β − D 5 α và 5 β − U sau bao nhiêu lần phóng xạ α và β thì biến thành 206 Pb 82 + − A 6 α , 8 β B 8 α , 6 β C 8 α , 6 β D 6 α , 8 β + Câu 41: Một nguồn ban đầu chứa N 0 hạt nhân nguyên tử phóng xạ Có bao nhiêu hạt nhân này bị phân rã sau Câu 40: Hạt nhân 238 92 − thời gian bằng... 46: Một chất phóng xạ sau 10 ngày đêm giảm đi khối lượng ban đầu đã có Tính chu kì bán rã 4 A 20 ngày B 5 ngày C 24 ngày D 15 ngày 131 Câu 47: Tính số hạt nhân nguyên tử có trong 100g 53 I A 4,595.1023 hạt B 45,95.1023 hạt C 5,495.1023 hạt D 54,95.1023 hạt Dùng đề bài để trả lời cho các câu 48 và 49 222 Ban đầu có 5g 86 Rn là chất phóng xạ với chu kì bán rã T = 3,8 ngày 222 Câu 48: Số nguyên tử có trong... p + X Giả sử hai hạt sinh ra có cùng động năng Tìm vận tốc của hạt nhân Photpho và hạt nhân X Biết rằng phản ứng thu vào năng lượng 4,176.10 -13J Có thể lấy gần đúng khối lượng của các hạt sinh ra theo số khối mP = 29,97u và mX = 1u A vp = 7,1.106m/s; vX = 3,9.106m/s B vp = 1,7.105m/s; vX = 9,3.105m/s C vp = 7,1.105m/s; vX = 3,9.105m/s D vp = 1,7.106m/s; vX = 9,3.106m/s Câu 71: Hạt nhân Triti và Đơtơri... Trong phản ứng hạt nhân dây chuyền, hệ số nhân nơtron s có giá trị A s > 1 B s < 1 C s = 1 Ds≥1 238 Câu 32: Trong quá trình phân rã 92U phóng ra tia phóng xạ α và tia phóng xạ β − theo phản ứng U → ZA X + 8α + 6β − Hạt nhân X là: 238 92 106 222 110 A 82 Pb B 86 Rn C 84 Po D Một hạt nhân khác Câu 33: Chọn câu sai Tần số quay của một hạt trong máy xiclôtron A Không phụ thuộc vào vận tốc của hạt B Phụ thuộc... 2 mPo = 209,937303 u; mα = 4,001506 u; mPb = 205,929442 u và 1 u = 931,5 MeV / c Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân Pôlôni phân rã xấp xỉ bằng A 5,92 MeV B 2,96 MeV C 29,60 MeV D 59,20 MeV 3 2 4 Câu 80: 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 mT = 0,009106 u; mD = 0,002491 u; mHe = 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa... bằng v’, cùng hợp phương tới của proton một góc 60 0 Giá trị v’ là mX v mp 3m p v m p v 3mX v mX mp mX Câu 68: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đang đứng yên, phân rã thành hạt nhân con B và hạt α có khối lượng r r mB và mα có vận tốc v B và vα A → B + α Xác định hướng và trị số vận tốc của các hạt phân rã A v ' = B v ' = C v ' = D v ' = A cùng phương, cùng chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng B... bắn phá hạt nhân Nitơ 7 N bằng các hạt nhân α 14 7 có phương trình phản ứng sau 4 1 N + 2 He → 18 F → 17O + 1 H Tính xem năng lượng trong phản ứng này tỏa ra hoặc thu vào là bao nhiêu Cho 9 8 mN = 13,999275u; mα = 4, 001506u ; mO = 16,994746u; mp = 1,0073u A 115,57MeV B 11,559MeV C 1,1559MeV D 0,11559MeV α có động năng Kα = 3,51MeV bay đến đập vào hạt nhân Nhôm đứng yên gây ra phản ứng Câu 70: Hạt 27 . đổi hạt nhân, hạt nhân 238 92 U chuyển thành hạt nhân 234 92 U đã phóng ra A. Một hạt α và 2 electron B. Một electron và 2 hạt α C. Một hạt α và 2 notron D. Một hạt α và 2 hạt γ Câu 39: Hạt. 52 Vật Lý 12 Hạt Nhân Nguyên Tử - Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. A C D® + Trong đó : A là hạt nhân mẹ. C là hạt. nuclôn của hạt nhân Y thì A. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X. B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y. C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau. D. năng lượng liên kết của hạt nhân