Một số sáng kiến kinh nghiệm THPT

Một số sáng kiến kinh nghiệm THPT, THCS : Phương pháp giải BT chương hạt nhân nguyên tử; Phương pháp giải phóng xạ;Phương pháp trắc nghiệm môn lý; quản lí tổ bộ mộn, thuật ngữ trong tiếng anh,...

Ph¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n vÒ h¹t nh©n nguyªn tö

A Mục tiêu

1 Giúp học sinh giải được các bài toán đơn giản về hạt nhân nguyên tử

2 Rèn các kỹ năng giải toán.

3 Sử dụng làm nhanh các bài toán trắc nghiệm.

B Nội dung

I Kiến thức cơ bản

1 Cấu tạo hạt nhân

- Hạt nhân mang điện dương, được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn – gọi là các Nuclon.

- Có hai loại Nuclon là Proton và nơtron:

+ Proton: kí hiệu là p, q p =e; m p =1,007276u=1,672.10−27kg

+ Nơtron: kí hiệu là n, q n =0; m n =1,008665u=1,674.10−27kg

Trong đó u là đơn vị khối lượng nguyên tử, với 1u = 1,66055.10-27kg.

- Hạt nhân nguyên tố X có số khối A, số thứ tự Z kí hiệu là A

Z

X hay A X

Z A là tổng số Nuclôn trong hạt nhân.

10.2,

13 Al: R = 3,6.10-15m

Sáng kiến kinh nghiệm

………

………

2 Đồng vị

1 Khái niệm: Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân cĩ chứa cùng số Proton Z

nhưng khác nhau số Nơtron.

∆ ( ) Với m là khối lượng hạt nhân cịn m , p m n là khối lượng của các

Nuclơn riêng rẽ.

3.2 Năng lượng liện kết

- Năng lượng liên kết hạt nhân: kí hiệu là ∆E(∆W)

+ KN: là năng lượng liên kết giữa A Nuclơn.

+ Biểu thức: ∆W =∆m c2

- Năng lượng liên kết riêng: kí hiệu là ε

+ KN: là năng lượng liên kết cho 1Nuclơn.

+ YN: đặc trưng cho tính bền vững của hạt nhân.

4 Các hiện tượng liên quan tới hạt nhân.

4.1 Hiện tượng phĩng xạ(HTPX) - HT phân rã hạt nhân.

- KN: HTPX là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra những tia không nhìn thấy(tia phóng xạ) rồi biến đổi thành hạt nhân khác.

qua tấm chì dày vài chục cm.

+ Nếu coi mỗi tia phóng xạ như 1 hạt nhân thì chúng được kí hiệu như sau:

Sáng kiến kinh nghiệm

Thực tế: thường dùng hạt nhân con (đạn) bắn phá hạt nhân đứng yên(bia).

- Các định luật bảo tồn trong PUHN

+ ĐLBT số Z – ĐLBT điện tích: Z1 +Z2 =Z3 +Z4

+ ĐLBT số A: A1+A2 =A3 +A4

+ ĐLBT động lượng: m v=m1v1+m2v2

+ ĐLBT năng lượng tồn phần: E A +E B =E C +E D với E =mc2+ Wđ ; m: khối lượng nghỉ.

II Một số dạng tốn cơ bản

Dạng 1 Xác định A, Z, N năng lượng liên kết hoặc năng lượng liên kết riêng.

Bài 1 Xác định số Nuclon của hạt nhân: 4He

2 Tính năng lượng liên kết riêng Biết

mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u

N

4

2

22

+ Hằng số phóng xạ:

T T

693,02

tương tự với khối lượng m

Bài 1 Pôlôni là nguyên tố phóng xạ α , nó phóng ra một hạt α và biến đổi thành hạt nhân

con X Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138ngày.

1 Xác định cấu tạo, tên gọi của hạt nhân con X.

2 Ban đầu có 0,01g Tính độ phóng xạ của mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã.

84

4210

Z

A Z

A

Pb

X 206 82

84

4210

Z

A Z

A

Pb

X 206 82

:

→

A T

N m H

A

mN H

m m

N A

m N

N H

m

A A

k

A

T t

11 0

0 0

10.08,2

2 693,02

2

A T

N m H

k

0 2,08.10

2 693,0

Sáng kiến kinh nghiệm

=

++

=

6

810

2

82

82

92

.04206238

y

x y

x

x y

x

y x

A T

N m H

A

mN H

m m

N A

k

A

T t

3089

2 693,02

2

0 0

t N

e N N N N

A

t

0 0

0 0

0 (1 λ ) (1 λ )

hat A

t N

N m T

A T

N m A

mN

693,0

693,0

e m

m

m

m

t t

λ λ

s

t 19087,86

693,0

4,2872.10ln2

HD

+ Từ T t ngay

T t H

H H H

4

42

161

2

%75,931

N m H

k

0 3,578.10

2

Bài 5 Pôlôni là nguyên tố phóng xạ α với chu kì bán rã là T = 138ngày.

1 Viết phương trình phóng xạ và khối lượng ban đầu của polôni Biết H0 = 1,67.1011Bq.

2 Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ của nó giảm đi 16lần.

3 Tìm năng lượng tỏa ra khi chất phóng xạ trên phân rã hết.

mg g N

TA H m

A T

N m A

693,

0 0

T

2

216

4 0

4 0

Sáng kiến kinh nghiệm

=

++

=+

2

410

2

42

8292

208

041235

y

x y

x

x y

x

y x

Bài 7 Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân 16O

8 Biết mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; me = 0,000549u, khối lượng của nguyên tử oxi là mo = 15,994910u; 1uc2 = 931,5MeV.

ToaNL Q

:

:0

Trong đĩ Q = WC + WD – WA(B)(W: động năng)

W v

mv W

MeV W

22

4,1

2cos

;

2 2

1 Tính khối lượng của hạt nhân Li

2 Tính năng lượng tỏa ra khi phân tích hồn tồn 1gLi.

Biết mn = 1,0087u; mT = 3,016u; mα = 4,0015u; 1uc2 = 931,5MeV Bỏ qua động năng ban đầu của các hạt.

HD

u m

m c

Q m m c

Q

5,931

18,4

2 2

1 Viết phương trình đầy đủ.

2 Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng trên ra eV.

Biết mNa = 22,983734u; mH = 1,007279u; mHe = 4,001506u; mNe = 19,986950u

4 2

1 1

9 4

a Xác định X

b Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng trên Biết

MBe = 9,01219u; mH = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,00260u

1 1

Sáng kiến kinh nghiệm

Bài 4 Một hạt α cĩ động năng 4MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên, gây phản ứng:

X H

2 2

X X H H X

H

v m v m W

+ Theo bảo tồn động lượng ta cĩmαvα =m H v H +m X v X (2)

+ Theo BTNL cĩ

22

2 2 0

Q W W W W

mc c m

=

=

⇒+

W v

mv

W

MeV W

22

4,

10.66055,1.007825,

1

10.6,1.4,1

16

10.6,1.4,1

4

10.6,1.4.22

C Kết quả kiểm nghiệm

Tơi lấy 10 học sinh 12A2 và 10 học sinh 12A3 cho cùng làm 10 bài tập (trong thời gian 15 phút) liên quan tới các dạng tốn đã viết trong đề tài:

+ Với 10 học sinh 12A2 giảng dạy như chương trình SGK 12.

MeV W

W Q

WHe = + p − Li = 2 , 133 + 5 , 45 − 3 , 55 = 4 , 033

⇒

+ Với 10 học sinh 12A3 giảng dạy theo phương hướng của sáng kiến kinh nghiệm thì kết quả như sau:

- Các em học sinh 12A3 thu được kết quả cao hơn kết quả các học sinh 12A2:

10 em học sinh 12A2 có 6 em đạt yêu cầu.

10 em học sinh 12A3 có 8 em đạt yêu cầu.

- Số điểm tám trở lên của 12A3 là 4, 12A2 là 2.

D Ban giám khảo.

1 Nhận xét:

Saựng kieỏn kinh nghieọm

ra đa phơng pháp giải phù hợp cho việc giải bài toán đó

Mặt khác ,trong giai đoạn hiện nay khi mà hình thức thi trắc nghiệm đợc áp dụng trong các kỳ thi tôt nghiệp và tuyển sinh đại học cao đẳng ,yêu cầu về phơng pháp giải nhanh và tôt u cho các em là rất cấp thiết để các em có thể đạt đợc kết quả cao trong các kỳ thi đó

II)Mục đích nghiên cứu

-Giúp các em học sinh có thể nắm chắc kiến thức về sự phóng xạ, giải thông thạo các dạng bài tập cơ bản về sự phóng xạ và có những kĩ năng tốt trong việc làm các bài tập trắc nghiệm về hiện tợng phóng xạ

III) Đối t ợng và phạm vi nghiên cứu

1)Đối tợng nghiên cứu

-Học sinh lớp 12 ôn thi tôt nghiệp và thi tuyển sinh đại học cao đẳng

2)Phạm vị nghiên cứu

-Thời gian nghiên cứu :trong năm học 2007-2008

-Đề tại nghiên cứu về “hiện tợng phóng xạ” trong chơng “vật lý hạt nhân ”thuộc chơng trình lớp 12

IV)Ph ơng pháp nghiên cứu

-Xác định đối tợng học sinh áp dụng đề tài

-Trình bày cơ sở lý thuyết về hiện tợng phóng xạ

-Phơng pháp giải nhanh các dạng bài tập về hiện tợng phóng xạ

-Các ví dụ minh hoạ cho từng dạng bài tập

-Đa ra các bài tập áp dụng trong từng dạng để học sinh luyện tập

-Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh bằng các đề ôn luyện

-Đánh giá , đa ra sự điều chỉnh phơng pháp cho phù hợp từng đối tợng học sinh

1.2)ẹũnh luaọt phoựng xaù

-Moói chaỏt phoựng xaù ủửụùc ủaởc trửng bụỷi moọt thụứi gian T goùi laứ chu kyứ baựn raừ Cửự sau moói chu kyứ naứy thỡ moọt nửa soỏ nguyeõn tửỷ cuỷa chaỏt aỏy bieỏn ủoồi thaứnh chaỏt khaực

693,02

ln =

1.3) ẹoọ phoựng xaù

-ẹoọ phoựng xaù H cuỷa moọt lửụùng chaỏt phoựng xaù laứ ủaùi lửụùng ủaởc trửng cho tớnh phoựng xaù maùnh hay yeỏu cuỷa lửụùng chaỏt phoựng xaù ủoự vaứ ủửụùc ủo baống soỏ phaõn raừ trong 1 giaõy

-ẹoọ phoựng xaù H giaỷm theo thụứi gian vụựi qui luaọt:

H = λN = λNo e- λ t = Ho e- λ t ; vụựi Ho = λNo laứ ủoọ phoựng xaù ban ủaàu

-ẹụn vũ ủoọ phoựng xaù laứ Beccụren (Bq) hay Curi (Ci):

1 Bq = 1phaõn raừ/giaõy ; 1Ci = 3,7.1010 Bq

Với ∆E A,∆E B,∆E C là năng lợng liên kết của các hạt nhân trớc và sau tơng tác

2.2)Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

a)Định luật bảo toàn động lợng

m

=

B

C v

C

B m

m

=

B

C W

m

=

B

C v

v

=

B

C W

W

(3)b)Định luật bảo toàn năng lợng

EA+WA=EB + WB + EC +WC ⇒ EA- EB - EC = WB +WC -WA=∆ E

WA=0 ⇒ WB +WC =∆ E (4)Trong đó: E =m c2 là năng lợng nghỉ

W=

2

1m.v2 là động năng của hạt

B)Ph ơng pháp giải các dạng bài tập và ví dụ

I)Xác định các đại lợng đặc trng cho sự phóng xạ

I.1)Ph ơng pháp chung

1)Xác định số nguyên tử (khối lợng ) còn lại của chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t

Saựng kieỏn kinh nghieọm

-Số nguyên còn lại sau thời gian phóng xạ t: N=N0 e λ t=N0 −T t

2-Khối lợng còn lại sau thời gian phóng xạ t : m= m0 e λ t=m0 T

t

−2Với λ=

T

2ln

=

T

693,0

-Số nguyên tử có trong m(g) lợng chất :

A

m N

N A

2)Xác định số nguyên tử (khối lợng ) bị phóng xạ của chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t

-Khối lợng bị phóng xạ sau thời gian phóng xạ t :

3) Xác định số nguyên tử (khối lợng ) hạt nhân mới tạo thành sau thời gian phóng xạ t

-Một hạt nhân bị phóng xạ thì sinh ra một hạt nhân mới ,do vậy số hạt nhân mới tạo thành sau thời

gian phóng xạ t bằng số hạt nhân bị phóng xạ trong thời gian đó

'

N

∆ =∆N=N0-N=N0(1-e λ t)=N0(1- −T t

2 )-Khối lợng hạt nhân mới tạo thành sau thời gian phóng xạ t: ∆m'= '.A'

N

N A

∆

A’ là số khối của hạt nhân mới tạo thành

Chú ý:+Trong sự phóng xạ β hạt nhân mẹ có số khối bằng số khối của hạt nhân con (A=A’) Do vậy khối

lợng hạt nhân mới tạo thành bằng khối lợng hạt nhân bị phóng xạ

- Một hạt nhân bị phóng xạ thì sinh ra một hạt α ,do vậy số hạt α tạo thành sau thời gian phóng xạ t

bằng số hạt nhân bị phóng xạ trong thời gian đó

Đơn vị của độ phóng xạ Bp: 1phân rã /1s= 1Bq (1Ci=3,7.1010Bq)

Chú ý: Khi tính H0 theo công thức H0= λN0=

T

2ln.N0 thì phải đổi T ra đơn vị giây(s)

I.2.Các ví dụ:

Ví dụ 1 : Côban 60

27Co là đồng vị phóng xạ phát ra tia β− và γ với chu kì bán rã T=71,3 ngày.

1 Xác định tỷ lệ phần trăm chất Co bị phân rã trong 1 tháng (30 ngày).

2 Có bao nhiêu hạt β đợc giải phóng sau 1h từ 1g chất Co tinh khiết.

693 , 0

Saựng kieỏn kinh nghieọm

ln

m

m T

=

2ln

707,0

1ln.138

= 69 ngày

2.Tính H0: H0= λN0=

T

2ln.N0=

T

2ln

A

m0

.NA=

3600.24.138

2ln

.210

1.6,023.10 23

∆ = Hỏi sau khoảng thời gian 0,51 t∆ chất phóng xạ còn lại bao nhiêu

phần trăm lợng ban đầu ? Cho biết e 0,51 =0,6.

2ln

Cho biết chu kỳ phân rã của 224

88Ra là 3,7 ngày và số Avôgađrô NA=6,02.10 23 mol -1 Giải

2 =2,24.24=35,84 g2.- Số hạt nhân Ra đã bị phân rã :

N

N A

∆

23

10.02,6

10.903,0

.220 =33g

4 Thể tích khí Heli tạo thành (đktc) : V=22,4

A

He N

10.903,0

=3,36 (lit)

I.3.Bµi tËp tr¾c nghiƯm

1 Chất phóng xạ iôt 131

53I có chu kì bán rã 8 ngày Lúc đầu có 200g chất này Sau 24 ngày, số gam iốt phóng xạ đã bị biến thành chất khác là

2 Có 100g chất phóng xạ với chu kì bán rã là 7 ngày đêm Sau 28 ngày đêm khối

lượng chất phóng xạ đó còn lại là

3 Chu kỳ bán rã của 60

27Co bằng gần 5 năm Sau 10 năm, từ một nguồn 60

27Co có khối lượng 1g sẽ còn lại

A gần 0,75g B hơn 0,75g một lượng nhỏ

4 Có thể tăng hằng số phóng xạ λ của đồng vị phóng xạ bằng cách nào ?

A Đặt nguồn phóng xạ đó vào trong từ trường mạnh

B Đặt nguồn phóng xạ đó vào trong điện trường mạnh

C Đốt nóng nguồn phóng xạ đó

D Hiện nay chưa có cách nào để thay đổi hằng số phóng xạ

5 Chu kì bán rã của chất phóng xạ 90

38Sr là 20 năm Sau 80 năm có bao nhiêu phần trăm chất phóng xạ đó phân rã thành chất khác ?

7 Côban phóng xạ 60

27Co có chu kì bán rã 5,7 năm Để khối lượng chất phóng xạ giãm đi e lần so với khối lượng ban đầu thì cần khoảng thời gian

8 Có 100g iôt phóng xạ 131

53I với chu kì bán rã là 8 ngày đêm Tính khối lượng chất iôt còn lại sau 8 tuần lễ

9 Tìm độ phóng xạ của 1 gam 226

83Ra, biết chu kì bán rã của nó là 16622 năm (coi 1 năm là 365 ngày)

10 Ban đầu có 5 gam chất phóng xạ radon 22286Rn với chu kì bán rã 3,8 ngày Số nguyên tử radon còn lại sau 9,5 ngày là

A 23,9.1021 B 2,39.1021 C 3,29.1021 D 32,9.1021

11 Hạt nhân C14

6 là một chất phóng xạ, nó phóng xạ ra tia β- có chu kì bán rã là 5600năm Sau bao lâu lượng chất phóng xạ của một mẫu chỉ còn bằng 1/8 lượng chất phóng xạ ban đầu của mẫu đó

A 16800 năm B 18600 năm C 7800 năm D 16200 năm

12 Chu kì bán rã của U238

92 là 4,5.109 năm Lúc đầu có 1g U238

92 nguyên chất Tính độ phóng xạ của mẫu chất đó sau 9.109 năm

Saựng kieỏn kinh nghieọm

13 Coban ( Co60

27 ) phoựng xaù β- vụựi chu kyứ baựn raừ 5,27 naờm vaứ bieỏn ủoồi thaứnh niken (Ni) Hoỷi

sau bao laõu thỡ 75% khoỏi lửụùng cuỷa moọt khoỏi chaỏt phoựng xaù Co2760 phaõn raừ heỏt

A 12,54 naờm B 11,45 naờm C 10,54 naờm D 10,24 naờm

29Cu có chu kỳ bán rã 4,3 phút Sau khoảng thời gian t = 12,9 phút, độ phóng xạ của

đồng vị này giảm xuống bao nhiêu :

1)Tính chu kỳ bán rã khi biết :

a) Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử còn lại sau thời gian phóng xạ t

b)Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử bị phân rã sau thời gian phóng xạ t

c)Tỉ số độ phóng ban đầu và độ phóng xạ của chất phóng xạ ở thời điểm t

t

0

ln

2ln

b)Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử bị phân rã sau thời gian phóng xạ t

0

N N

t

0

ln

2ln

2)Tìm chu kì bán rã khi biết số hạt nhân ở các thời điểm t 1 và t 2

N1=N0 e λ.t1 ;N2=N0 e λ.t2

1 2

ln

2ln)(

N N

∆ là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t1

Sau đó t (s) :∆N2 là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t2=t1

N N t

V

.4,22

.1ln(

2ln

0

m

V A

đầu trong thời gian 5 phút có 190 nguyên tử bị phân rã, nhng sau 3 giờ cũng trong thời gian 5 phút chỉ có

85 nguyên tử bị phân rã Hãy xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ.

t

0

ln

2ln

=85

190ln

2ln.3

Sáng kiến kinh nghiệm

-T¹i thêi ®iĨm t1: ∆N1= N0(1-e λ.t1)=n1

-T¹i thêi ®iĨm t2 : ∆N2= N0(1-e λ.t2)=n2=2,3n1

Gi¶i:

- TÝnh chu k× b¸n r· cđa Po:

Po

Pb m

A e N

0

.

.1

ln(

2ln

A m

A m t

2ln.30

.1ln(

2ln

0

m

V A

t

1.4,22

075,0.2241ln(

2ln.3,7

2 Sau khoảng thời gian 1 ngày đêm 87,5% khối lượng ban đầu của một chất phóng xạ bị

phân rã thành chất khác Chu kì bán rã của chất phóng xạ đó là

3 Một gam chất phãng xạ trong 1s ph¸t ra 4,2.1013 hạt β- Khối lượng nguyªn tử của chất phãng xạ nµy 58,933 u; lu = 1,66.10-27 kg Chu kú b¸n r· cđa chÊt phãng xạ này là:

A 1,78.108s B.1,68.108s C.1,86.108s D.1,87.108 s

4 Một mẫu phĩng xạ Si31

14 ban đầu trong 5 phút cĩ 196 nguyên tử bị phân rã, nhưng sau đĩ 5,2 giờ (Kể từ t

= 0) cùng trong 5 phút chỉ cĩ 49 nguyên tử bị phân rã Chu kỳ bán rã của 31Si

14 là

5 Chu kì bán rã của radon là T = 3,8 ngày Hằng số phóng xạ của radon là

A 5,0669.10-5s-1 B 2,112.10-6s-1

6)Một chất phĩng xạ phát ra tia , cứ một hạt nhân bị phân rã cho một hạt Trong thời gian 1 phút đầu chất phĩng xạ phát ra 360 hạt , nhưng 6 giờ sau, kể từ lúc bắt đầu đo lần thứ nhất, trong 1 phút chất phĩng xạ chỉ phát ra 45 hạt Chu kỳ bán rã của chất phĩng xạ này là:

A 1 giờ B 2 giờ C 3 giờ D 4 giờ

7)Một lượng chất phĩng xạ Radon cĩ kh ố i l ượ ng ban đầu là Sau 15,2 ngày thì độ phĩng x ạ của nĩ giảm 93,75% Chu kỳ bán rã T của Radon là :

A 14,5 ngày B 1,56 ngày C 1,9 ngày D 3,8 ngày

8 Một lượng chất phóng xạ Radon có khối lượng ban đầu là m0 Sau 15,2 ngày thì độ phóng xạ của nó giảm 93,75% Chu kỳ bán rã T của Radon là :

A 14,5 ngày B 1,56 ngày C 1,9 ngày D 3,8 ngày

9 Một chất phóng xạ phát ra tia α , cứ một hạt nhân bị phân rã cho một hạt α Trong thời

gian 1 phút đầu chất phóng xạ phát ra 360 hạt α , nhưng 6 giờ sau , kể từ lúc bắt đầu đo lần thứ nhất , trong 1 phút chất phóng xạ chỉ phát ra 45 hạt α Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này là :

10 Các phép đo độ phóng xạ của một mẫu Cr thực hiện cứ 5 phút cho kết quả sau : 5524 t

(phút) 0 5 10 15 Độ phóng xạ H (mCi) 19,2 7,13 2,65 0,99 Chu kỳ bán rã của Cr bằng 5524

11 Đồng vị Na là chất phóng xạ và tạo thành đồng vị của magiê Sau 105 giờ, độ phóng xạ

của Na giảm đi 128 lần Chu kỳ bán rã của Na bằng

ln

m

m T

ln

N

N T

2) NÕu biÕt tØ sè khèi lỵng (sè nguyªn tư) bÞ phãng x¹ vµ khèi lỵng (sè nguyªn tư) cßn l¹i cđa

mét lỵng chÊt phãng x¹ cã trong mÉu vËt cỉ

A e N

0

.

)1'

'.ln(

A m

m A T

)1ln(

1 = etλ −2 λ1

N

N N

N

=>t=

1 2

01 2

02 1

.ln

λ

λ −

N N

N N

víi

1 1

2ln

T

=

2 2

2ln

T

=

λ

Saựng kieỏn kinh nghieọm

4)Tính tuổi của mẫu vật cổ dựa vào C14

6 (Đồng hồ Trái Đất)

-ở khí quyển ,trong thành phần tia vũ trụ có các nơtrôn chậm ,một nơtrôn gặp hạt nhân N14

7 tạo nên phản ứng

C

14

6 là đồng vị phóng xạ β− với chu kỳ bán rã 5560 năm

- C14

6 có trong điôxit cacbon Khi thực vật sống hấp thụ CO2 trong không khí nên quá trình phân rã cân

bằng với quá trình tái tạo C14

92U theo tỉ lệ nguyên tử là 140 :1 Giả sử

ở thời điểm tạo thành Trái Đất, tỷ lệ trên là 1:1 Hãy tính tuổi của Trái Đất Biết chu kỳ bán rã của 238

92U là 4,5.10 9 năm 235

92U có chu kỳ bán rã 7,13.10 8 năm Giải: Phân tích :

t=

1 2

01 2

02 1

.ln

λ

λ −

N N

N N

10.5,4

110

.13,7

1(2ln

140ln

9

8 − = 60,4 108 (năm)

Ví dụ 2 : Thành phần đồng vị phóng xạ C14 có trong khí quyển có chu kỳ bán rã là 5568 năm Mọi thực vật

sống trên Trái Đất hấp thụ cacbon dới dạng CO2 đều chứa một lợng cân bằng C14 Trong một ngôi mộ cổ, ngời ta tìm thấy một mảnh xơng nặng 18g với độ phóng xạ 112 phân rã/phút Hỏi vật hữu cơ này đã chết cách đây bao nhiêu lâu, biết độ phóng xạ từ C14 ở thực vật sống là 12 phân rã/g.phút.

Giải: Phân tích :Bài này tính tuổi dựa vào C14

H=H0e λ t=> t=

2ln

ln

H

H T

=

2ln

18/112

12ln.5560

= 5268,28 (năm)

Chú ý:Khi tính toán cần lu ý hai mẫu vật phải cùng khối lợng

Ví dụ 3 : Trong các mẫu quặng Urani ngời ta thờng thấy có lẫn chì Pb206 cùng với Urani U238 Biết chu

kỳ bán rã của U238 là 4,5.10 9 năm, hãy tính tuổi của quặng trong các trờng hợp sau:

1 Khi tỷ lệ tìm thấy là cứ 10 nguyên tử Urani thì có 2 nguyên tử chì.

2 Tỷ lệ khối lợng giữa hai chất là 1g chì /5g Urani.

Giải :Phân tích:Trong bài này tính tuổi khi biết tỉ số số nguyên tử(khối lợng) còn lại và số nguyên tử (khối

1,

N

N

∆

=51

N

A e N

0

.

)1'

'.ln(

A m

m A T

=

2ln

)1206.5

238ln(

10.5,

)1ln(

)5

11ln(

10.5,

A 16800 naờm B 18600 naờm C 7800 naờm D 16200 naờm

2 Haùt nhaõn C14

6 laứ moọt chaỏt phoựng xaù, noự phoựng xaù ra tia β- coự chu kỡ baựn raừ laứ

5600naờm Trong caõy coỏi coự chaỏt phoựng xaù C14

6 ẹoọ phoựng xaù cuỷa moọt maóu goó tửụi vaứ moọt maóu goó coồ ủaùi ủaừ cheỏt cuứng khoỏi lửụùng laàn lửụùt laứ 0,25Bq vaứ 0,215Bq Hoỷi maóu goó coồ ủaùi cheỏt ủaừ bao laõu ?

A 12178,86 naờm B 12187,67 naờm C 1218,77 naờm D.16803,57 naờm

3 Độ phóng xạ của 14C trong một tượng gỗ cổ bằng 0,65 lần độ phóng xạ của 14C trong một khỳc gỗ cựng khối lưọng vừa mới chặt.Chu kỡ bỏn ró của 14C là 5700năm Tuổi của tượng gỗà:

A.3521 năm B 4352 năm C.3543 năm D.3452 năm

4 Tớnh tuoồi cuỷa moọt tửụùng goồ coồ bieỏt raống ủoọ phoựng xaù β- hieọn nay cuỷa tửụùng goồ aỏy baống 0,77 laàn ủoọ phoựng xaù cuỷa moọt khuực goồ cuứng khoỏi lửụùng mụựi chaởt Bieỏt chu kỡ baựn raừ cuỷa C14 laứ 5600 naờm

A 2112 naờm B 1056 naờm C 1500 naờm D 2500 naờm

5)Chu kỡ bỏn ró của là 5590 năm Một mẫu gỗ cú độ phúng x ạ là 197 phõn ró/phỳt Một mẫu gỗ khỏc cựng loại cựng kh ố i l ượ ng của cõy mới hạ xuống cú độ phúng x ạ 1350 phõn ró/phỳt Tuổi của mẫu gỗ cổ là:

A 15525 năm B 1552,5 nămC năm D năm

6)Poloni là chất phúng xạ cú chu kỳ bỏn ró T=3312h ,phỏt ra tia phúng x ạ và chuyển thành hạt nhõn chỡ Lỳc đầu độ phúng x ạ của Po là: , thời gian cần thiết để Po cú phúng xđộ ạ

bằng

A 3312h B 9936h C 1106h D 6624h

7)Poloni cú chu kỳ bỏn ró là T = 138 ngày, là chất phúng xạ phỏt ra tia phúng x ạ và chuyển thành hạt nhõn chỡ Biết rằng ở thời điểm khảo sỏt tỷ số giữa số hạt Pb và số hạt Po bằng 7 Tuổi của mẫu chất trờn là

A 276 ngày B 46 ngày C 552ngày D 414 ngày

Saựng kieỏn kinh nghieọm

8)Một tượng gỗ cổ cú độ phúng x ạ chỉ bằng 0,25 độ phúng x ạ của một khỳc gỗ cựng kh ố i l ượ ng mới chặt xuống Biết tượng gỗ phúng xạ tia từ C14 và chu kỳ bỏn ró của C14 là T = 5600 năm Tuổi của tượng gỗ bằng

A 2800 năm B 22400 năm C 5600 năm D 11200 năm

9)Khi phõn tớch một mẫu gỗ, người ta xỏc định được rằng: 87,5% số nguyờn tử đồ ng v ị phúng x ạ cú trong mẫu gỗ đó bị phõn ró thành cỏc nguyờn tử Biết chu kỳ bỏn

ró của là 5570 năm Tuổi của mẫu gỗ này bằng

A 16710 năm B 5570 năm C 11140 năm D 44560 năm

10)Hoạt tớnh của đồ ng v ị cacbon trong một mún đồ cổ bằng gỗ bằng 4/5 hoạt tớnh của đồ ng v ị này trong gỗ cõy mới đốn Chu kỳ bỏn ró của gỗ là 5570 năm Tỡm tuổi của mún đồ cổ ấy

A 1800 năm B 1793 năm C 1678 năm D 1704 năm

W m

W

C B

C B m m

W W

m W

B C

m C B

86Rn là chất phóng xạ phóng ra hạt α và hạt nhân con X với chu kì bán rã T=3,8

ngày.Biết rằng sự phóng xạ này toả ra năng lợng 12,5MeV dới dạng tổng động năng của hai hạt sinh ra (W

α + WX) Hãy tìm động năng của mỗi hạt sinh ra Khi tính, có thể lấy tỉ số khối lợng của các hạt gần đúng

m C B

218.12,5= 12,275 MeV

E m m

m W

B C

C

+

Ví dụ 2 : Hạt nhân 226

88Ra có chu kì bán rã 1570 năm, đứng yên phân rã ra một hạt α và biết đổi thành hạt nhân X Động năng của hạt α trong phân rã là 4,8MeV Hãy xác định năng lợng toàn

phần toả ra trong một phân rã.Coi khối lợng của hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng khối lợng của chúng.

4 ⇒WX =

222

4.Wα = 222

4.4,8= 0,0865 MeV

m W

B C

Ví dụ 4 : Hãy viết phơng trình phóng xạ α của Randon (222

86Rn ).Có bao nhiêu phần trăm năng lợng toả ra trong phản ứng trên đợc chuyển thành động năng của hạt α ? Coi rằng hạt nhân Randon ban đầu đứng yên

và khối lợng hạt nhân tính theo đơn vị khối lợng nguyên tử bằng số khối của nó.

m

218.100%=98,2%

Ví dụ 5 : Pôlôni 210

84Po là một chất phóng xạ α, có chu kì bán rã T=138 ngày Tính vận

tốc của hạt α, biết rằng mỗi hạt nhân Pôlôni khi phân rã toả ra một năng lợng E=2,60MeV.

4 => Wα = 0,04952MeV=0,07928 10-13J

Sáng kiến kinh nghiệm

A 2,15MeV B 2,55MeV C 2,75MeV D 2,89MeV

2 Hạt nhân phóng xạ Pôlôni 210Po đứng yên phát ra tia α và sinh ra hạt nhân con X Biết

rằng mỗi phản ứng phân rã α của Pôlôni giải phóng một năng lượng ΔE = 2,6MeV Lấy gần đúng khối lượng các hạt nhân theo số khối A bằng đơn vị u Động năng của hạt α có giá trị

A 2,15MeV B 2,55MeV C 2,75MeV D 2,89MeV

3 Hạt nhân đứng yên phóng xạ α và biến đổi thành hạt nhân X , biết động năng của

hạt α là : = 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân tính bằng u bằng số khối của chúng, năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên bằng Ra22688αK

A 1.231 MeV B 2,596 MeV C 4,886 MeV D 9,667 MeV

4)Hạt nhân đứng yên phĩng xạ và biến đổi thành hạt nhân X , biết động năng Lấy khối lượng hạt nhân (tính bằng u) bằng số khối của chúng, năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên bằng

A 1.231 MeV B 2,596 MeV C 4,886 MeV D 9,667 MeV

5)Hạt nhân phĩng xạ Pơlơni đứng yên phát ra tia và sinh ra hạt nhân con X Biết rằng mỗi phản ứng phân rã của Pơlơni giải phĩng một năng lượng Lấy gần đúng khối lượng các hạt nhân theo số khối A bằng đơn vị u Động năng của hạt cĩ giá trị

A 2,15MeV B 2,55MeV C 2,75MeV D 2,89MeV

6)Chất phĩng xạ phát ra tia và biến đổi thành Biết khối lượng các hạt là

Năng lượng toả ra khi 10g phân rã hết là

C)§Ị kiĨm tra vỊ sù phãng x¹

§Ị 1

1 Tìm phát biểu SAI về phĩng xạ

A Phĩng xạ là hiện tượng, một hạt nhân bị kích thích phĩng ra những bức xạ gọi là tia phĩng xạ

và biến đổi thành hạt nhân khác

B Phĩng xạ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân

C Cĩ những quặng phĩng xạ cĩ sẵn trong tự nhiên

D Cĩ những chất đồng vị phĩng xạ do con người tạo ra

2 Tìm phát biểu ĐÚNG về phĩng xạ

A Khi tăng nhiệt độ, hiện tượng phĩng xạ xảy ra nhanh hơn

B Khi tăng áp suất khơng khí xung quanh một chất phĩng xạ, hiện tượng phĩng xạ bị hạn chế chậm lại

C Phĩng xạ là hiện tượng, một hạt nhân tự động phĩng ra các tia phĩng xạ

D Muốn điều chỉnh quá trình phĩng xạ ta phải dùng điện trường mạnh

3 Tìm phát biểu SAI về phĩng xạ

A Cĩ chất phĩng xạ để trong tối sẽ phát sáng Vậy cĩ loại tia phĩng xạ mắt ta nhìn thấy được

B Các tia phĩng xạ cĩ những tác dụng lí hố như iơn hĩa mơi trường, làm đen kính ảnh, gây ra các phản ứng hố học…

C Các tia phĩng xạ đều cĩ năng lượng nên bình đựng chất phĩng xạ nĩng lên

D Sự phĩng xạ toả ra năng lượng

4 Tìm phát biểu SAI về tia phĩng xạ α

A Tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện

B Tia α là chùm hạt nhân Hêli 2He4 mang điện +2e

C Hạt α phĩng ra từ hạt nhân với vận tốc khoảng 107 m/s

D Tia α đi được 8 m trong khơng khí

5 Tìm phát biểu SAI về tia phĩng xạ β

A Tia β – chính là chùm electron mang điện âm

B Tia β + chính là chùm poziton mang điện dương.

C Các tia β đi trong điện trường bị lệch ít hơn tia α vì khối lượng các hạt e+, e- nhỏ hơn nhiều so với khối lượng hạt α

D Các hạt β được phóng ra với vận tốc rất lớn gần bằng vận tốc ánh sáng

6 Tìm phát biểu Đúng về tia γ.

A Tia gamma là sóng điện từ có bước sóng ngắn nhất trong thang sóng điện từ, nhỏ hơn bước sóng tia X và bước sóng tia tử ngoại

B Tia gamma có vận tốc lớn nên ít bị lệch trong điện trường và từ trường

C Tia gamma không đi qua được lớp chì dày 10 cm

D Đối với con người tia gamma không nguy hiểm bằng tia α

7 Iot phóng xạ I13153 dùng trong y tế có chu kì bán rã T = 8 ngày Lúc đầu có m0 = 200g Hỏi sau t = 24 ngày còn laị bao nhiêu?

10 Chất phóng xạ P0 có chu kì bán rã T = 138 ngày Một lượng P0 ban đầu m0 sau 276 ngày chỉ còn lại 12

mg Tìm lượng Po ban đầu

11 Tìm khối lượng I có độ phóng xạ 2 Ci Biết chu kì bán rã T = 8 ngày

12 Tìm phát biểu đúng về quy tắc dịch chuyển

A Trong phóng xạ α, hạt nhân con lùi hai ô trong bảng tuần hoàn

B Trong phóng xạ β-, hạt nhân con lùi một ô trong bảng tuần hoàn

C Trong phóng xạ β+, hạt nhân con tiến một ô trong bảng tuần hoàn

D Trong phóng xạ α có kèm theo tia γ, hạt nhân con vẫn giữ nguyên ở vị trí trong bảng tuần hoàn

13 Urani phân rã thành radi rồi tiếp tục cho đến khi hạt nhân con là đồng vị chì bền 206

-14: Tính tuổi của một mẩu gỗ cổ biến rằng độ phóng xạ β- của nó bằng 0,77 lần độ phóng xạ của một khúc

gỗ cùng loại, cùng khối lượng vừa mới chặt Cho biết chu kì bán rãcủa C14 là T = 5600 năm

A ≈ 1200 nămB ≈ 2100 nămC ≈ 4500 nămD ≈ 3600 năm

Chất phóng xạ Co2760 dùng trong y tế có chu kì bán rã T = 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là

58,9u Ban đầu có 500 g chất Co60

17 Sau bao nhiêu năm khối lượng chất phóng xạ còn lại 100g

A 12,38 năm B 8,75 năm C 10,5 năm D 15,24 năm

18.Tính độ phóng xạ ban đầu của lượng phóng xạ trên theo đơn vị Bq