Bài tập trắc nghiệm chương phản ứng hạt nhân (1)

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - I. CU TO HT NHÂN 1. Cu to ht nhân  Nguyên t có cu to rng gm mt ht nhân mang đin tích dng  gia và e chuyn đng xung quanh  Ht nhân nguyên t đc cu to t nhng ht nh gi là nuclôn. Có hai loi nuclôn: - Prôtôn kí hiu là p mang đin tích nguyên t dng. - Ntrôn kí hiêu là n nng lng không mang đin tích.  Mt nguyên t có nguyên t s Z thì: - v nguyên t có Z electron - ht nhân có N ntron và Z prôtôn  Tng s A = Z + N gi là s khi  Mt nguyên t hay ht nhân ca nguyên t X có kí hiu: A Z X Ví d. Ht nhân 23 11 Na có 11 proton và (23 – 11) = 12 notron 2.ăng v ng v là nhng nguyên t mà ht nhân cha cùng s prôtôn Z nhng có s ntron N khác nhau nên s khi A cng khác nhau. Ví d. Hiđrô có 3 đng v : hiđrô thng 1 1 H ; đteri 2 1 H (hay 2 1 D ) và triti 3 1 H (hay 3 1 T ). 3. Lc ht nhân Lc tng tác gia các nuclôn gi là lc ht nhân (tng tác ht nhân hay tng tác mnh). Lc ht nhân có tác dng liên kt các nuclôn vi nhau c đim:  Lc ht nhân không phi là lc tnh đin, nó không ph thuc vào đin tích các nuclôn.  Lc ht nhân là mt loi lc mi truyn tng tác gia các nuclôn trong ht nhân, có cng đ rt ln, còn gi là lc tng tác mnh.  Lc ht nhân ch phát huy tác dng trong phm vi kích thc ht nhân (khong 10 –15 m). II. KHIăLNG HT NHÂN 1.ănăv khiălng ht nhân Trong vt lí ht nhân, khi lng thng đc đo bng đn v khi lng nguyên t. Kí hiu là u. Theo đnh ngha, u có tr s bng 1 12 khi lng ca đng v cacbon 12 6 C 27 C 23 1 1 12 1u m (gam) 1,66.10 kg 12 12 6,023.10      Chú ý: Khi lng ca các nuclon tính theo đn v u thng dùng m p = 1,0073u và m n = 1,0087u CU TO HTăNHÂN,ă HT KHI HT NHÂN – PHN 1 (TÀI LIU BÀI GING) GIÁOăVIÊN:ăNG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Cu to ht nhân, đ ht khi ht nhân – phn 1 “ thuc khóa hc LTH KIT-1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Cu to ht nhân, đ ht khi ht nhân – phn 1”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - 2. Khiălngăvàănngălng ht nhân Theo Anh-xtanh, nng lng E và khi lng m tng ng ca cùng mt vt luôn luôn tn ti đng thi và t l vi nhau, h s t l là c 2 theo biu thc: E = mc 2 c là tc đ ánh sáng trong chân không có giá tr c = 3.10 8 m/s. Khi đó 1uc 2 = 931,5 MeV  1u = 931,5 MeV/c 2 MeV/c 2 đc coi là 1 đn v khi lng ht nhân.  Chú ý:  Mt vt có khi lng m 0 khi  trng thái ngh thì khi chuyn đng vi vn tc v, khi lng s tng lên thành m vi 0 2 2 1 m m v c   Trong đó m 0 : khi lng ngh và m là khi lng đng.  Nng lng toàn phn: 2 2 2 2 1 o mc E mc v c   Trong đó: E 0 = m 0 c 2 gi là nng lng ngh. E – E 0 = (m – m 0 )c 2 chính là đng nng ca vt. III.ă HT KHI,ăNNGăLNG LIÊN KT HT NHÂN 1.ă ht khi  Xét mt ht nhân A Z X có Z proton và N notron, khi các nuclon cha liên kt đ to thành ht nhân thì khi lng ca ht nhân chính là khi lng ca các nuclon, có giá tr m 0 = Z.m p + N.m n  Sau khi các nuclon liên kt thì ht nhân có khi lng là m, thc nghim chng t m < m 0 . i lng mă=ăm 0 – m, đc gi là đ ht khi ht nhân. T đó ta có:   pn m Z.m N.m m    Ví du: Tínhăđ ht khi ca ht nhân 4 2 He có khiălng m He = 4,0015u. Hng dn gii : Ht nhân 4 2 He có 2 proton và 2 notron. Khi đó m 0 = Z.m p + N.m n = 2.m p + 2.m n = 2.1,0073 + 2.1,0087 = 4,049527u  ht khi m = m 0 – m = 4,049527 – 4,0015 = 0,048027u 2.ăNngălng liên kt ht nhân a) Nng ệng liên kt ht nhân Theo thuyt tng đi, h các nuclôn ban đu có nng lng E 0 = [Zm p + (A – Z)m n ]c 2 còn ht nhân đc to thành t chúng thì có nng lng E = mc 2 < E 0 . Vì nng lng toàn phn đc bo toàn, nên đã có mt lng nng lng E = E 0 – E = m.c 2 ta ra khi h các nuclôn to nên ht nhân. Ngc li, nu mun tách ht nhân đó thành các nuclôn riêng r, có tng khi lng Zm p + N.m n > m, thì ta phi tn nng lng E = m.c 2 đ thng lc tng tác gia chúng. E càng ln thì càng tn nhiu nng lng đ phá v liên kt gia các nuclôn. Vì vy, đi lng E = m.c 2 đc gi là nng lng liên kt các nuclôn trong ht nhân, hay gn hn, nng lng liên kt ht nhân. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Ta có:               2 2 2 0 p n E m.c m m .c Z.m N.m m .c b) Nng ệng liên kt riêng Là nng lng liên kt tính cho mt nuclôn, kí hiu là  và đc cho bi công thc E A   c đim: Nng lng liên kt riêng đc trng cho s bn vng ca ht nhân. Ht nhân có nng lng liên kt riêng càng ln thì càng bn vng. Ví d 1: Tìmăđ ht khiăvàănngălng liên kt ca ht nhân Liti 7 3 Li . Bit khiălng nguyên t Liti,ăntronă và prôtôn có khiălng lnălt là: m Li = 7,0160u; m n = 1,0087u và m p = 1,0073u. Bit 1uc 2 = 931,5 MeV/c 2 Hng dn gii : Ht nhân 7 3 Li có 3 proton và 4 notron. Khi đó: M 0 = Z.m p + N.m n = 3.m p + 4.m n = 3.1,0073 + 4.1,0087 = 7,08299 u  ht khi: m = m 0 – m = 7,08299 – 7,0160 = 0,06699 u Nng lng liên kt ca ht nhân là: E = m.c 2 = 0,06699 uc 2 = 0,06699.931,5 = 62,401185 MeV Ví d 2: Cho bit:     He O p n m 4,0015u;m 15,999u;m 1,0073u;m 1,0087u . Hãy so sánh mcăđ bn vng ca hai ht nhân 4 2 He và 16 8 O. Hng dn gii :  Xét ht nhân 4 2 He :  ht khi ht nhân:   He p n He m 2.m 2.m m 4,0032 4,0015 0,0305u       Nng lng liên kt ht nhân 4 2 He là 22 He He E m .c 0,0305uc 0,0305.931,5 28,41075MeV      Nng lng liên kt riêng ca ht nhân 4 2 He là He He E 7,1027MeV / nuclon 4      Xét ht nhân 16 8 O :  ht khi ht nhân:   O p n O m 8.m 8.m m 16,128 15,999 0,129u       Nng lng liên kt ht nhân 16 8 O là 22 OO E m .c 0,129uc 0,129.931,5 120,1635MeV      Nng lng liên kt riêng ca ht nhân 16 8 O là O O E 7,5102 MeV / nuclon 16     Do  O >  He nên ht nhân 16 8 O bn vng hn ht nhân 4 2 He Ví d 3: Ht nhân Natri có kí hiu 23 11 Na và khôí lng ca nó là m Na = 22,983734 u, bit m p = 1,0073 u, m n = 1,0087 u. a) Tính s ht notron có trong ht nhân Na. b) Tính s nuclon có trong 11,5 (g) Na. c) Tính đ ht khi và nng lng liên kt, nng lng liên kt riêng ca ht nhân Na. Hng dn gii : a) S notron ca Na: N* = 23 – 11 = 12. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - b) S mol Na có trong 11,5 (g) Na: 11,5 n 0,5 23  S nguyên t cha trong đó: N = n.N A = 0,5.6,02.10 23 = 3,01.10 23 . Mi nguyên t Na có 23 nuclon, vy trong tng đó nguyên t thì s nuclon là N 1 = N.23 = 69,23.10 23 . c)  ht khi: m = 11. 1,0073 + 13. 1,0087 - 22,9837 = 0,201 (u) Nng lng liên kt ca Na: E lk = 0,201.931 = 187 (MeV). Ví d 4: Khi lng nguyên t ca rađi Ra226 là m = 226,0254u. a) Hãy ch ra thành phn cu to ht nhân Rađi ? b) Tính ra kg ca 1 mol nguyên t Rađi, khi lng 1 ht nhân, 1 mol ht nhân Rađi? c) Tìm khi lng riêng ca ht nhân nguyên t cho bit bán kính ht nhân đc tính theo công thc r = r 0 .A 1/3 , vi r 0 = 1,4.10 -15 m, A là s khi. d) Tính nng lng liên kt ca ht nhân, nng lng liên kt riêng, bit m p = 1,007276u, m n = 1,008665u ; m e = 0,00549u ; 1u = 931 MeV/c 2 . Hng dn gii : a) Rađi ht nhân có 88 prôton, N = 226 – 88 = 138 ntron b) m = 226,0254u.1,66055.10 -27 = 375,7.10 -27 kg Khi lng mt mol : m mol = mN A = 375,7.10 -27 .6,022.10 23 = 226,17.10 -3 kg = 226,17 g Khi lng mt ht nhân : m hn = m – Zm e = 259,977u = 3,7524.10 -25 kg Khi lng 1mol ht nhân : m molhn = m nh .N A = 0,22589kg c) Th tích ht nhân : V = 4r 3 /3 = 4r 0 3 A/ 3 . Khi lng riêng ca ht nhân pp 17 33 3 0 0 Am 3m m kg D 1,45.10 A V4rr m 4rr 3     d) Tính nng lng liên kt ca ht nhân E = mc 2 = {Zm p + (A – Z)m n – m}c 2 = 1,8197u E = 1,8107.931 = 1685 MeV Nng lng liên kt riêng ca ht nhân E  7,4557 MeV/nu. A   Ví d 5: (Khi A – 2010) Mt ht có khi lng ngh m 0 . Theo thuyt tng đi, đng nng ca ht này khi chuyn đng vi tc đ 0,6c (vi c là tc đ ánh sáng trong chân không) là A. 1,25 m 0 c 2 B. 0,36 m 0 c 2 C. 0,25 m 0 c 2 D. 0,225 m 0 c 2 Hng dn gii : Ta có 2 2 2 2 2 0 d 0 0 0 0 2 mc W E E mc m c m c 0,25m c 0,6c 1 c             đáp án C. Ví d 6: (Khi A – 2011) Theo thuyt tng đi, mt êlectron có đng nng bng mt na nng lng ngh ca nó thì êlectron này chuyn đng vi tc đ bng A. 2,41.10 8 m/s B. 2,75.10 8 m/s C. 1,67.10 8 m/s D. 2,24.10 8 m/s Hng dn gii : 2 28 0 d 0 0 0 0 2 mc 1 3 3 5 W E E E E E m c v c 2,24.10 2 2 2 3 0,6c 1 c               m/s  đáp án D. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - Ví d 7: Ht nhân 4 2 He có 4,0015u. Tính nng lng liên kt và nng lng liên kt riêng ca ht nhân Heli. Tính nng lng ta ra khi tao thành 1 (g) Heli. Cho bit khi lng ca prôton và ntron là m p = 1,007276u và m n = 1,008665u; 1u = 931,5 MeV/c 2 và s Avôgađrô là N A = 6,022.10 23 mol -1 . Ví d 8: Tính nng lng liên kt riêng ca hai ht nhân 23 11 Na và 56 26 Fe . Ht nhân nào bn vng hn? Cho m Na = 22,983734u ; m Fe = 55,9207u ; m n = 1,008665u ; m p = 1,007276u. Ví d 9: Khi lng ca ht nhân 10 4 Be là 10,0113u, khi lng ca ntron là m n = 1,0086u, khi lng ca prôtôn là m p = 1,0072u và 1u = 931 MeV/c 2 . Nng lng liên kt ca ht nhân Be10 là A. 64,332 MeV. B. 6,4332 MeV. C. 0,64332 MeV. D. 6,4332 MeV. Ví d 10: Khi lng ca ht nhân Be 9 4 là 9,0027u, khi lng ca ntron là m n = 1,0086u, khi lng ca prôtôn là m p = 1,0072u.  ht khi ca ht nhân Be 9 4 là A. 0,9110u. B. 0,0811u. C. 0,0691u. D. 0,0561u. Ví d 11: Cho ht nhân 4 2 He có khi lng 4,0015u. Bit m P = 1,0073u; m n = 1,0087u; 1u = 931 MeV/c 2 . Nng lng liên kt riêng ca ht 4 2 He bng A. 7,5 MeV. B. 28,4 MeV. C. 7,1 MeV. D. 7,1 eV. Ví d 12: Khi lng ca ht 10 4 Be là m Be = 10,01134u, khi lng ca ntron là m N = 1,0087u, khi lng ca proton là m P = 1,0073u. Tính đ ht khi ca ht nhân 10 4 Be là bao nhiêu? Hng dn gii : - Xác đnh cu to ht nhân 10 4 Be có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= 6 notro -  ht khi: . ( ). p N hn m Z m A Z m m        = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u m = 0,07u . áp án: m = 0,07u Ví d 13: Tính nng lng liên kt ht nhân têri D 2 1 ? Cho m p = 1,0073u, m n = 1,0087u, m D = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c 2 . A. 2,431 MeV. B. 1,122 MeV. C. 1,243 MeV. D. 2,234MeV. Hng dn gii : Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Cu to ht nhân, đ ht khi – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 -  ht khi ca ht nhân D : m = ∑ m p + ∑ m n  m D = 1.m p +1.m n – m D = 0,0024 u Nng lng liên kt ca ht nhân D : W lk = m.c 2 = 0,0024.uc 2 = 2,234 MeV  Chn D. Ví d 14: Xác đnh s Ntrôn N ca ht nhân: He 4 2 . Tính nng lng liên kt riêng. Bit m n = 1,00866u; m p = 1,00728u; m He = 4,0015u Hng dn gii : T     He ZAN 4 2 224  N . Ta có 03038,00015,4)(2  np mmm u MeVMeVucE 29,285,931.03038,003038,0 2  MeV07,7 4 29,28   Ví d 15: Cho Fe 56 26 . Tính nng lng liên kt riêng. Bit m n = 1,00866u; m p = 1,00728u; m Fe = 55,9349u Hng dn gii : Ta có ummm np 50866,09349,553026  MeVMeVucE 8,4735,931.50866,050866,0 2  MeV46,8 56 8,473   Víădă 16: Ht nhân Be 10 4 có khi lng 10,0135u. Khi lng ca ntrôn (ntron) m n = 1,0087u, khi lng ca prôtôn (prôton) m P = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c 2 . Nng lng liên kt riêng ca ht nhân là Be 10 4 A. 0,632 MeV. B. 63,215MeV. C. 6,325 MeV. D. 632,153 MeV. Hng dn gii : -Nng lng liên kt ca ht nhân Be 10 4 : W lk = m.c 2 = (4.m P +6.m n – m Be ).c 2 = 0,0679.c 2 = 63,249 MeV. -Suy ra nng lng liên kt riêng ca ht nhân Be 10 4 : 63,125 6,325 10 lk W A  MeV/nuclôn.Chn: C. Giáo viên: ng Vit Hùng Ngun : Hocmai.vn . HTăNHÂN,ă HT KHI HT NHÂN – PHN 1 (TÀI LIU BÀI GING) GIÁOăVIÊN:ăNG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Cu to ht nhân, đ ht khi ht nhân. Lc ht nhân Lc tng tác gia các nuclôn gi là lc ht nhân (tng tác ht nhân hay tng tác mnh). Lc ht nhân có tác dng liên kt các nuclôn vi nhau c đim:  Lc ht nhân không. cu to ht nhân Rađi ? b) Tính ra kg ca 1 mol nguyên t Rađi, khi lng 1 ht nhân, 1 mol ht nhân Rađi? c) Tìm khi lng riêng ca ht nhân nguyên t cho bit bán kính ht nhân đc tính