Đang tải... (xem toàn văn)
iem tr, tiết bài tập. đay đủ cac s tiêt trong chuong trinh pho thông theo phân phoi moi, hay, phù hop , nguoi dung không cần chỉnh sửa nhiêu thậm chi cótheer dùng ngay vao chương trinh dạy của minh, hay bbor ich se phục vụ ttots nhât cho cac bạn
Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Tiết BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Thơng qua quan sát có khái niệm chuyển động dao động, dao động tuần hồn, chu kì - Biết cách thiết lập phương trình động lực học lắc lò xo dẫn đến phương trình dao động - Hiểu rõ đặc trưng dao động điều hòa: biên độ, pha, pha ban đầu, tần số góc - Biết biểu diễn dao động điều hòa vectơ quay 2) Kĩ năng: - Vận dụng tốt kiến thức doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy biên độ, pha ban đầu - Giải tốt tập dao động điều hòa II Chuẩn bị: 1) Giáo viên: chuẩn bị tập dao động điều hòa 2) Học sinh: Ơn tập đạo hàm hàm số, ý nghĩa học đạo hàm: chuyển động thẳng: Vận tốc chất điểm đạo hàm tọa độ theo thời gian; Gia tốc đạo hàm vận tốc III Tổ chức hoạt động dạy học: Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức dao động điều hòa học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): Hướng dẫn HS làm tập BÀI TẬP: VD1 Cho phương trình dao động điều hồ sau Xác định A, ω, ϕ, f dao động điều hồ đó? π x = 5.cos(4.π t + ) a) (cm) b) π x = −5.cos(2.π t + ) (cm) x = −5.cos(π t ) (cm) c) d) π x = 10.sin(5.π t + ) (cm) Phương trình dao động vật là: x = 6cos(4πt + ) (cm), với x tính π cm, t tính s Xác định li độ, vận tốc gia tốc vật t = 0,25 s HD: a) π x = 5.cos(4.π t + ) π ⇒ A = 5(cm); ω = 4.π ( Rad / s ); ϕ = ( Rad ); (cm) Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn T= b) c) 2.π 2.π 1 = = 0,5( s); f = = = 2( Hz ) ω 4.π T 0,5 π π 5.π x = −5.cos(2.π t + ) = 5.cos(2.π t + + π ) = 5.cos(2.π t + ) 4 (cm) 5.π ⇒ A = 5(cm); ω = 2.π (rad / s );ϕ = ( Rad ) 2.π ⇒T = = 1( s); f = = 1( Hz ) ω T x = −5.cos(π t )(cm) = 5.cos(π t + π )(cm) 2.π = 2( s ); f = 0,5( Hz ) π π π π π x = 10.sin(5.π t + )cm = 10.cos(5.π t + − )cm = 10.cos(5.π t − )cm 3 π 2.π ⇒ A = 10(cm); ω = 5.π ( Rad / s ); ϕ = ( Rad ); T = = 0.4( s ); f = = 2,5( Hz ) 5.π 0, ⇒ A = 5(cm); ω = π ( Rad / s ); ϕ = π ( Rad ); T = d) Khi t = 0,25 s x = 6cos(4π.0,25 + (cm); v = - 6.4πsin(4πt + (4π)2 ) = - 6.4πsin π = - 820,5 (cm/s2) π 7π ) = 6cos 7π = - = 37,8 (cm/s); a = - ω2x = - VD2 Một vật nhỏ khối lượng 100 g dao động điều hòa quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần số góc rad/s Tính vận tốc cực đại gia tốc cực đại vật L 20 = = 10 (cm) = 0,1 (m); vmax = ωA = 0,6 m/s; amax HD: Ta có: A = 2 = ω A = 3,6 m/s VD3 Một vật dao động điều hồ quỹ đạo dài 40 cm Khi vị trí có li độ x = 10 cm vật có vận tốc 20π cm/s Tính vận tốc gia tốc cực đại vật L = HD Ta có: A = = 20 (cm); ω = = 2π rad/s; 40 v A2 − x vmax = ωA = 2πA = 40π cm/s; Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn amax = ω2A = 800 cm/s2 VD4 Một chất điểm dao động điều hồ với chu kì 0,314 s biên độ cm Tính vận tốc chất điểm qua vị trí cân qua vị trí có li độ cm HD; Ta có: ω = = 20 (rad/s) Khi x = v = ± ωA = ±160 cm/s 2π 2.3,14 = T 0,314 Khi x = cm v = ± ω = ± 125 cm/s 2 A −x VD5 Một chất điểm dao động theo phương trình: x = 2,5cos10t (cm) Vào thời điểm pha dao động đạt giá trị ? Lúc li độ, vận tốc, gia tốc vật π bao nhiêu? HD Ta có: 10t = (cm); v = - ωAsin π π t= π 30 = - 21,65 (cm/s); (s) Khi x = Acos π = 1,25 a = - ω2x = - 125 cm/s2 VD6 Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 5cos(4πt + π) (cm) Vật qua vị trí cân theo chiều dương vào thời điểm nào? Khi độ lớn vận tốc bao nhiêu? HD : Khi qua vị trí cân x = cos(4πt + π) = = cos(± π + 2kπ nên 4πt + π = + 0,5k với k ∈ Z Khi |v| = vmax = ωA = 62,8 cm/s t=- π ) Vì v > VD7 Một vật nhỏ có khối lượng m = 50 g, dao động điều hòa với phương trình: x = π ) (cm) Xác định độ lớn chiều véc tơ vận tốc, gia 20cos(10πt + tốc lực kéo thời điểm t = 0,75T Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn 0, 75.2π ω HD Khi t = 0,75T = = 0,15 s x = 20cos(10π.0,15 + π )= 20cos2π = 20 cm; v = - ωAsin2π = 0; a = - ω2x = - 200 m/s2; F = - kx = - mω2x = - 10 N; a F có giá trị âm nên gia tốc lực kéo hướng ngược với chiều dương trục tọa độ VD8 Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ cm 10 với chu kì 0,2 s Tính độ lớn gia tốc vật có vận tốc 10 cm/s v2 v2 a2 2π + ω2 = ω2 ω4 T HD Ta có: ω = = 10π rad/s; A2 = x2 + ω A −ω v |a| = 2 = 10 m/s2 π ) VD9 Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(10πt + (cm) Xác định thời điểm vật qua vị trí có li độ x = cm theo chiều ngược chiều với chiều dương kể từ thời điểm t = π π ) cos(10πt + ) = 0,25 = HD Ta có: x = = 20cos(10πt + cos(±0,42π) π = 0,42π + 2kπ t = - 0,008 + 0,2k; với k ∈ Z Nghiệm Vì v < nên 10πt + dương nhỏ họ nghiệm (ứng với k = 1) 0,192 s π ) (cm) VD10 Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 4cos(10πt cm/s tăng Xác định thời điểm gần vận tốc vật 20π kể từ lúc t = π π ) = 40πcos(10πt + ) = 20π HD Ta có: v = x’ = - 40πsin(10πt cos(10πt + 10πt + π π )= =- π + 2kπ = cos(± π ) Vì v tăng nên: Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn t=- 30 + 0,2k Với k ∈ Z Nghiệm dương nhỏ họ nghiệm t s = VD11 Cho chuyển động mơ tả phương trình sau: π x = 2.sin (2.π t + ) (cm) x = 5.cos (π t ) + (cm) b) c) x = 3.sin(4.π t ) + 3.cos(4.π t ) (cm) Chứng minh chuyển động dao động điều hồ Xác định biên độ, tần số, pha ban đầu, vị trí cân dao động HD: x = cos ( π t ) + ⇒ x − = 5.cos (π t ) a) a) Đặt x-1 = X ta có dao động điều hồ Với A = 5(cm); f = VTCB dao động : b) Đặt X = x-1 dao động điều hồ Với X = 5.cos(π t ) Đó ω π = = 0,5( Hz ); ϕ = 0( Rad ) 2.π 2.π X = ⇔ x − = ⇒ x = 1(cm) π π x = 2.sin (2.π t + ) = − cos(4.π t + ) π π ⇒ X = −cos(4.π t − ) = cos(4π t + ) A = 1(cm); f = ⇒ ⇒ Đó ω 4.π π = = 2( s ); ϕ = ( Rad ) 2.π 2.π c) π π π x = 3.sin(4.π t ) + 3.cos(4.π t ) = 3.2sin(4.π t + ).cos( − ) ⇒ x = 2.sin(4.π t + )(cm) = 2cos(4.π 4 ⇒ Đó dao động điều hồ Với 4.π π A = 2(cm); f = = 2( s ); ϕ = − ( Rad ) 2.π Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà Tiết 2: BÀI TẬP VỀ CON LẮC LỊ XO - I.Mục tiêu: 1.Kiến thức Học sinh nắm cách viết ptdđ lắc lò xo tính đại lương tương ứng Biết cách tính lượng, vận tốc, lực đàn hồi, lực đàn hồi cực đại, cực tiểu 2.Kĩ năng:Rèn luyện kĩ giải tốn lắc lò xo II Chuẩn bị Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn - 1.Gíáo viên : Chuẩn bị số tập cần chữa Học sinh nhắc lại dạng pt vận tốc pt ly độ Cơng thức tính lượng, lực đàn hồi lắc lò xo Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức dao động điều hòa học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): Hướng dẫn HS làm tập BÀI TẬP: Câu 1: Một lò xo có chiều dài tự nhiên l0=20cm Khi treo vật có khối lượng m=100g chiều dài lò xo hệ cân đo 24cm Tính chu kì dao động tự hệ a) T=0,35(s) b) T=0,3(s) c) T=0,5(s) d) T=0,4(s) Hướng dẫn : Chọn D Fdh0 = P ⇔ k∆l = mg Vật vị trí cân bằng, ta có: ⇒k= mg 0,1.10 = = 25( N / m) ∆l 0,04 ⇒ T = 2π m 0,1 = 2π ≈ 0,4( s ) k 25 Câu 2: Một lắc lò xo dao động thẳng đứng Vật có khối lượng m=0,2kg Trong 20s lắc thực 50 dao động Tính độ cứng lò xo a) 60(N/m) b) 40(N/m) c) 50(N/m) d) 55(N/m) Hướng dẫn : Chọn C 50T = 20 Trong 20s lắc thực 50 dao động nên ta phải có: ⇒ T = = 0,4( s ) 4π m 4.π 0,2 m ⇒k= = = 50( N / m) T = 2π T2 0,4 k Mặt khác có: Câu 3: (Đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm 2007) Một lắc lò xo gồm vật có khối lượng m lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa Nếu tăng độ cứng k lên lần giảm khối lượng m lần tần số dao động vật A tăng lần B giảm lần C tăng lần D giảm lần Hướng dẫn :Chọn A k f = 2π m Tần số dao động lắc lò xo có độ cứng k, khối lượng m: Nếu k’=2k, m’=m/8 f'= 2π 2k =4f m/8 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Câu 4: (Đề thi đại học 2008) lắc lò xo treo thẳng đứng kích thích cho lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng chu kì biên độ lắc 0,4 s cm chọn trục x’x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ VTCB, gốc thời gian t =0 vật qua VTCB theo chiều dương Lấy gia tốc rơi tự g= 10m/s2 π2= 10 thời gian ngắn kể từ t=0 đến lực đàn hồi lò xo có độ lớn cực tiểu là: A 7/30 s B 1/30 s C 3/10 s D 4/15 s HD Giải: chọn câu A T = 2π= 2π => Δl =0,04 => x = A – Δl = 0,08 – 0,04 =0,04 m = ; t = + + = == s VD5 Một lắc lò xo thẳng đứng gồm vật có khối lượng 100 g lò xo khối lượng khơng đáng kể, có độ cứng 40 N/m Kéo vật nặng theo phương thẳng đứng xuống phía cách vị trí cân đoạn cm thả nhẹ cho vật dao động điều hồ Chọn trục Ox thẳng đứng, gốc O trùng với vị trí cân bằng; chiều dương chiều vật bắt đầu chuyển động; gốc thời gian lúc thả vật Lấy g = 10 m/s Viết phương trình dao động vật HD: Ta có: ω = = 20 rad/s; A = = 5(cm); 2 k v x02 + 02 = (−5) + m ω 20 cosϕ = = - = cosπ ϕ = π Vậy x = 5cos(20t + π) (cm) x0 − = A VD6 Một lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 400 g, lò xo khối lượng khơng đáng kể, có độ cứng k = 40 N/m Kéo vật nặng cách vị trí cân cm thả nhẹ Chọn chiều dương chiều với chiều kéo, gốc thời gian lúc thả vật Viết phương trình dao động vật nặng HD Ta có: ω = = 10 rad/s; A = = (cm); 2 k v x02 + 02 = + m ω 10 cosϕ = = = cos0 ϕ = Vậy x = 4cos20t (cm) x0 = A VD7 Một lắc lò xo có khối lượng m = 50 g, dao động điều hòa trục Ox với chu kì T = 0,2 s chiều dài quỹ đạo L = 40 cm Viết phương trình dao động lắc Chọn gốc thời gian lúc lắc qua vị trí cân theo chiều âm HD Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Ta có: ω = cos(± = 10π rad/s; A = 2π T ); v < ϕ = π Vậy: x = 20cos(10πt + π π ) (cm) L = 20 cm; cosϕ = x0 A =0= VD8 Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m gắn vào lò xo khối lượng khơng đáng kể, có độ cứng k = 100 N/m Chọn trục toạ độ thẳng đứng, gốc toạ độ vị trí cân bằng, chiều dương từ xuống Kéo vật nặng xuống phía dưới, cách vị trí cân cm truyền cho vận tốc 20π cm/s 2 theo chiều từ xuống vật nặng dao động điều hồ với tần số Hz Chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động Cho g = 10 m/s 2, π2 = 10 Viết phương trình dao động vật nặng HD Ta có: ω = 2πf = 4π rad/s; m = = 0,625 kg; A = = 10 cm; k v x02 + 02 ω2 ω cosϕ = = cos(± ); v > nên ϕ = Vậy: x = x0 π π A 4 10cos(4πt ) (cm) π Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà Tiết BÀI TẬP CON LẮC ĐƠN I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Biết cách thiết lập phương trình động lực học lắc đơn, lắc vật lí - Củng cố kiến thức DĐĐH 2) Kĩ năng: - Nắm vững cơng thức lắc vận dụng tốn đơn giản II.Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Chuẩn bị tập - Nhắc HS ơn tập chuyển động quay vật rắn từ tiết trước Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn 2) Học sinh: - Ơn tập khái niệm: vận tốc, gia tốc chuyển động tròn; momen qn tính, momen lực trục; phương trình chuyển động vật rắn quay quanh trục III Tổ chức hoạt động dạy học: Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức dao động điều hòa học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): Hướng dẫn HS làm tập BÀI TẬP: VD1 Tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s 2, lắc đơn dao động điều hồ với chu kì s Tính chiều dài, tần số tần số góc dao động lắc 2π HD: Ta có: T = 2π l= = 0,2 m; f = = 1,1 Hz; ω = gT l T 4π g = rad/s 2π T VD2 Tại nơi có gia tốc trọng trường g, lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc α0 nhỏ (α0 < 100) Lấy mốc vị trí cân Xác định vị trí (li độ góc α) mà động khi: a) Con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương vị trí cân b) Con lắc chuyển động chậm dần theo chiều dương phía vị trí biên 1 2 mlα mlα2 α = HD: Khi Wđ = Wt W = 2Wt =2 α0 ± a) Con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương từ vị trí biên α = - α0 đến vị trí cân α0 α = 0: α = - b) Con lắc chuyển động chậm dần theo chiều dương từ vị trí cân α = đến vị trí α0 biên α = α0: α = VD3 Một lắc đơn gồm cầu nhỏ khối lượng m = 100 g, treo vào đầu sợi dây dài l = 50 cm, nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 Bỏ qua ma sát Con lắc dao động điều hòa với biên độ góc α0 = 100 = 0,1745 rad Chọn gốc vị trí cân Tính năng, động năng, vận tốc sức căng sợi dây tại: a) Vị trí biên b) Vị trí cân HD Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn a) Tại vị trí biên: Wt = W = mgl α = 0,0076 J; Wđ = 0; v = 0; T = mg(1 - ) = 0,985 N α o2 b) Tại vị trí cân bằng: Wt = 0; Wđ = W = 0,0076 J; v = = 0,39 m/s; T = 2Wd m mg(1 + α ) VD4 Một lắc đơn có chiều dài l = 16 cm Kéo lắc lệch khỏi vị trí cân góc 90 thả nhẹ Bỏ qua ma sát, lấy g = 10 m/s 2, π2 = 10 Chọn gốc thời gian lúc thả vật, chiều dương chiều với chiều chuyển động ban đầu vật Viết phương trình dao động theo li độ góc tính rad g l HD: Ta có: ω = = 2,5π rad/s; α0 = 90 = 0,157 rad; cosϕ = α − α0 = α0 α0 = - = cosπ ϕ = π Vậy: α = 0,157cos(2,5π + π) (rad) VD5 Một lắc đơn có chiều dài l = 20 cm Tại thời điểm t = 0, từ vị trí cân lắc truyền vận tốc 14 cm/s theo chiều dương trục tọa độ Lấy g = 9,8 m/s Viết phương trình dao động lắc theo li độ dài HD: s g v S0 = = l ω = cm; cosϕ = Ta có: ω = = rad/s; S = π ); v > nên π Vậy: s = 2cos(7t - π ) cos(± ϕ=(cm) VD6 Một vật rắn nhỏ có khối lượng m = kg dao động điều hòa với biên độ nhỏ quanh trục nằm ngang với tần số f = Hz Momen qn tính vật trục quay 0,025 kgm2 Gia tốc trọng trường nơi đặt vật rắn 9,8 m/s Tính khoảng cách từ trọng tâm vật rắn đến trục quay HD; 4π f I mgd mg I 2π Ta có: f = d= = 0,1 m = 10 cm VD7 Một lắc vật lí treo thang máy Khi thang máy lên nhanh dần 10 g chu kì dao động lắc thay đổi so với với gia tốc lúc thang máy đứng n? HD: 10 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Giả sử có x phóng xạ α y phóng xạ β− Ta có 4x = 238 – 206 => x = Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = β− α phân rã Vậy có phân rã VD3:Viết lại đầy đủ phản ứng hạt nhân sau: 10 B + X →α + 48 Be 23 11 17 O + p →n + X 20 Na + p → X + 10 Ne 27 X + p → n + 18 Ar Giải: Phương trình phản ứng hạt nhân 10 B + ZA X → 24 He + 48 Be Á dụng đònh luật bảo toàn số khối điện tích ta có hạt nhân X 10 + A = + A = ⇒ 5 + Z = + Z = D Phương trình phản ứng viết lại 10 B + 12 D → 24 He + 48 Be Tương tự: Tương tự: Tương tự: 17 O + 11H → 01n + 178 F 23 11 Na + 11H → 24 He + 1020 Ne 37 17 27 Cl + 11H → 01n + 18 Ar VD4 Bắn hạt α vào hạt nhân 14 N đứng n thu hạt prơton hạt nhân X Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo hạt nhân X GIẢI Phương trình phản ứng: 17 He + 14 N → 1 p + O Hạt nhân đồng vị ơxy cấu tạo 17 nuclơn có prơtơn nơtron 106 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn VD5 Phản ứng phân rã urani có dạng: 238 92 U → 206 82 Pb + xα + yβ- Tính x y Ta có: x = 238 − 206 VD6 Phốt GIẢI = 8; y = 92 − 82 − 16 −1 =6 phóng xạ β- biến đổi thành lưu huỳnh (S) 32 15 P Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh GIẢI Ta có: P → e + S Hạt nhân lưu huỳnh 32 15 32 16 32 16 −1 S có cấu tạo gồm 32 nuclơn, có 16 prơtơn 16 nơtron T đơtri VD7 Hạt nhân triti D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt nhân X hạt nơtron Viết phương trình phản ứng, cấu tạo tên gọi hạt nhân X GIẢI Phương trình phản ứng: He Hạt nhân T+ D→ Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà BÀI TẬP PHĨNG XẠ I MỤC TIÊU Kiến thức: - Nêu hạt nhân phóng xạ - Viết phản ứng phóng xạ α, β-, β+ - Nêu đặc tính q trình phóng xạ 107 n+ He hạt nhân heeli (còn gọi hạt α), có cấu tạo gồm nuclơn, có prơtơn nơtron Tiết: 32 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn - Viết hệ thức định luật phóng xạ Định nghĩa chu kì bán rã số phân rã - Nêu số ứng dụng đồng vị phóng xạ Kĩ năng: Làm tập mức độ Thái độ: II CHUẨN BỊ Giáo viên: Một số bảng, biểu hạt nhân phóng xạ; họ phóng xạ tự nhiên Học sinh: III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): BÀI TÂP VD1: Random ( 222 86 Rn ) chất phóng xạ có chu kì bán rã 3,8 ngày Một mẫu Rn có khối lượng 2mg sau 19 ngày ngun tử chưa phân rã A: 1,69 1017 0,847.1018 B: 1,69.1020 C: 0,847.1017 D: Chọn A Hướng dẫn: Số ngun tử lại N = N − t T = t − T ≈1,69.1017 hạt m0 N A M Rn VD2: :Radian C có chu kì bán rã 20 phút Một mẫu Radian C có khối lượng 2g Sau 1h40phút, lượng chất phân rã có giá trị nào? A: 1,9375 g B: 0,0625g C: 1,25 g D: đáp án khác Chọn A: Hướng dẫn : Lượng chất phân rã ∆m = m (1 − VD3 t T =1,9375 g ) chất phóng xạ tạo thành hạt nhân α Po Chu kì bán rã 140 ngày Sau thời gian t=420 206 210 Pb Po ngày( kể từ thời điểm bắt đầu khảo sát) người ta thu 10,3 g chì.Tính khối lượng Po t=0 108 Pơlơni − 210 84 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn A: 12g khácChọn A B: 13g C: 14g D: Một kết Hướng dẫn 1)Khối lượng Pb tạo thành sau t=420 ngày bằngkhối lượng Po phân rã: ⇒ ⇒ m = m0 (1 − e − λ.t ) m0≈12 g VD4: Tính số nơtron có 119gam urani 238 92 U cho NA=6,023.1023/mol, khối 238 92 U lượng mol urani 238g/mol 25 A 2,77.10 B 1,2.1025 C.8,8.1025 D.4,4.1025 Chọn D n= Hướng dẫn : Số hạt U268: m 119 NA = N A suy N = ( A − z ).n A 238 = 4,4.1025 hạt 23 11 Na VD5: Khối lượng ban đầu đồng vị phóng xạ natri 0,23mg, chu kì bán rã natri T = 62s Độ phóng xạ ban đầu A 6,7.1014Bq B 6,7.1015Bq C 6,7.1016Bq D 17 6,7.10 Bq Giải Ta có H0 = λN0 = VD6 0, 693.0, 23.10−3 6, 02.103 62.23 =6,7.1016Bq => đáp án C Hằng số phóng xạ Rubidi 0,00077 s-1, chu kì bán rã cua Rubidi A: 15 phút B: 150 phút Chọn A: C: 90 phút D: đáp án khác Hướng dẫn : ln λ= = 0,00077 ⇒ T T≈900(s)=15 phút VD7: Nhờ máy đếm xung người ta có thơng tin sau chất phóng xạ X Ban đầu, thời gian phút có 3200 ngun tử chất X phóng xạ, 4h sau ( kể từ thời điểm ban đầu) phút có 200 ngun tử phóng xạ Tìm chu kì bán rã chất phóng xạ A: 1h B: 2h C: 3h D: kết khác Chọn A Hướng dẫn Gọi N0 số hạt ban đầu t=2 phút 109 ⇒ Số hạt nhân phóng xạ thời gian ∆ Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn ∆ N= N0.(1- e − λ.Δt ) =3200 (1) Số hạt nhân lại sau 4h N1 = N0 (2) e − λ.t Sau thời gian 4h số hạt nhân phóng xạ thời gian ⇒ ∆ phút là: ∆ N1= N1 ( 1- Từ (1)(2)(3) ta có Na hạt nhân 24 11 Na lại 12g Biết A: 15h )= 200 (3) N0 3200 = e λ.t = = 16 ⇒ T = 1( h) N1 200 VD8: Một mẫu 24 11 e − λ.Δt t= 24 12 Mg t=0 có khối lượng 48g Sau thời gian t=30 giờ, mẫu Na Chu kì bán rã B: 15ngày - chất phóng xạ 24 11 24 11 Na β tạo thành C: 15phút D: 15giây Chọn A Hướng dẫn:áp dụng : m=m0.2-k ( k= t T ) 2-k= 0,25 ⇒ ⇒ T= 15h VD9: Ban đầu (t = 0) có mẫu chất phóng xạ X ngun chất Ở thời điểm t1 mẫu chất phóng xạ X lại 20% hạt nhân chưa bị phân rã Đến thời điểm t2 = t1 + 100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân rã 5% so với số hạt nhân ban đầu Tính chu kì bán rã chất phóng xạ Giải Ta có: N = N0 − 0,05 (2) 110 t1 T = N1 N0 − t T − t T = 20% = 0,2 (1); N N0 = − t2 T = Theo ra: N2 N0 = 5% = Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn − t1 T − t2 T Từ (1) (2) suy ra: t − t1 T =2T= t − t1 T t − t1 t1 + 100 − t1 = 2 = = 0,2 0,05 = = 22 = 50 s Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà Tiết 33:BÀI TẬP TỔNG HƠP VỀ HẠT NHÂN I CHUẨN KIẾN THỨC - KỸ NĂNG - Nêu lực hạt nhân đặc điểm lực hạt nhân - Nêu độ hụt khối lượng liên kết hạt nhân - Nêu phản ứng hạt nhân - Phát biểu định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân - Tính lượng liên kết, lượng liên kết riêng hạt nhân - Nêu đặc tính q trình phóng xạ - Viết hệ thức định luật phóng xạ Định nghĩa chu kì bán rã số phân rã II CHUẨN BỊ Giáo viên: Chuẩn bị sẵn bảng số liệu khối lượng ngun tử hạt nhân, đồ thị Wlk A theo A tâp phóng xạ Học sinh: Ơn lại 35 III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): BÀI TÂP VD1: Hạt proton có động Kp = MeV, bắn vào hạt nhân ( 37 Li ) đứng n, sinh hai hạt nhân X có động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: P +37 Li → X + X Viết phương trìng đầy đủ phản ứng P + Li → A X z Giải: Ta có Áp dụng định luật bảo tồn số nuclơn => 1+7 = 2.A =>A= 4 He Áp dụng định luật bảo tồn điện tích => 1+ = 2.Z => Z=2 111 => Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn phương trình P +3 Li → 24 He + 24 He VD2: Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ sau đây: α β 238 → Th → Pa 92 U β α α → U → Th → Ra Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ (ghi thêm Z A hạt nhân) Giải: Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ α 238 →2 He + 234 92 U 90Th β− 234 234 90 Th → −1e + 91 Pa β− 234 234 91 Pa → −1 e + 92 U α 234 →2 He + 230 92 U 90Th α 230 Th →2 He + 266 90 88 Ra Tìm số phóng xạ α ; β− Giả sử có x phóng xạ α y phóng xạ β− Ta có 4x = 238 – 206 => x = Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = β− α phân rã Vậy có phân rã VD3:Viết lại đầy đủ phản ứng hạt nhân sau: 10 B + X →α + 48 Be 23 11 20 Na + p → X + 10 Ne 17 O + p →n + X 27 X + p → n + 18 Ar Giải: Phương trình phản ứng hạt nhân 10 B + ZA X → 24 He + 48 Be Á dụng đònh luật bảo toàn số khối điện tích ta có hạt nhân X 10 + A = + A = ⇒ 5 + Z = + Z = Phương trình phản ứng viết lại 10 112 B + 12 D → 24 He + 48 Be D Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Tương tự: 17 Tương tự: Tương tự: O + 11H → 01n + 178 F 23 11 Na + 11H → 24 He + 1020 Ne 37 17 27 Cl + 11H → 01n + 18 Ar VD4 Bắn hạt α vào hạt nhân 14 N đứng n thu hạt prơton hạt nhân X Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo hạt nhân X GIẢI Phương trình phản ứng: 17 He + N → 14 1 p + O Hạt nhân đồng vị ơxy cấu tạo 17 nuclơn có prơtơn nơtron VD5 Phản ứng phân rã urani có dạng: 238 92 U → 206 82 Pb + xα + yβ- Tính x y Ta có: x = VD6 Phốt 238 − 206 GIẢI = 8; y = 92 − 82 − 16 −1 =6 phóng xạ β- biến đổi thành lưu huỳnh (S) 32 15 P Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh GIẢI Ta có: P → e + S Hạt nhân lưu huỳnh 32 15 32 16 −1 32 16 S có cấu tạo gồm 32 nuclơn, có 16 prơtơn 16 nơtron T đơtri VD7 Hạt nhân triti D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt nhân X hạt nơtron Viết phương trình phản ứng, cấu tạo tên gọi hạt nhân X GIẢI 113 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Phương trình phản ứng: He Hạt nhân T+ D→ n+ He hạt nhân heeli (còn gọi hạt α), có cấu tạo gồm nuclơn, có prơtơn nơtron Một số trắc nghiệm Câu 20: Trong phản ứng hạt nhân: A nơtron proton C 12 nơtron proton Be + 42 He →01 n + X , hạt nhân X có: B nuclon proton D nơtron 12 proton 226 88 Ra Câu 21: Hạt nhân đứng n phóng xạ α biến đổi thành hạt nhân X, biết động hạt α Kα = 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân tính u số khối chúng, lượng tỏa phản ứng A 9,667MeV B 1.231 MeV C 4,886 MeV D 2,596 MeV Câu 22: Cho phản ứng hạt nhân : T + D → α + n Cho biết m T =3,016u; mD = 2,0136u; mα= 4,0015u; mn = 1,0087u; u = 931 MeV/c2 Khẳng định sau liên quan đến phản ứng hạt nhân ? A thu 11,02 MeV B tỏa 18,06MeV C tỏa 11,02 MeV D thu 18,06MeV 14 7N Câu 23: Bắn phá hạt nhân đứng n hạt α thu hạt proton hạt nhân Oxy Cho khối lượng hạt nhân: m N = 13,9992u; mα = 4,0015u; mP= 1,0073u; mO = 16,9947u, với u = 931 MeV/c Khẳng định sau liên quan đến phản ứng hạt nhân ? A Toả 1,21 MeV lượng B Thu 1,21 MeV lượng -6 C Tỏa 1,39.10 MeV lượng D Thu 1,39.10-6 MeV lượng Câu 24: Nhận xét phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch khơng ? A Bom khinh khí thực phản ứng phân hạch B Con người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt C Phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao D Sự phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ nơtron vỡ thành hai hạt nhân trung bình với nơtron Câu 25: Hạt nhân mẹ A có khối lượng mA đứng n, phân rã thành hạt nhân B hạt α có khối lượng mB mα So sánh tỉ số động tỉ số khối lượng hạt sau phản ứng, chọn kết luận KB A Kα = mα B mα = Kα mB KB D 114 mB = Kα mα KB mB ÷ ÷ ÷ ÷ KB C Kα = mα mB Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Li Câu 26: Hạt proton có động Kp = 2MeV, bắn vào hạt nhân đứng n, sinh hai hạt nhân X có động Cho biết m p = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2; NA = 6,02.1023mol-1 Động hạt X là: A 9,705MeV B.19,41MeV C 0,00935MeV D 5,00124MeV Be Câu 27: Dùng p có động K bắn vào hạt nhân đứng n gây phản ứng p + Be → α + Li Phản ứng tỏa lượng Li 2,125MeV Hạt nhân , α bay với động 3,575MeV, MeV Tính góc hướng chuyển động hạt α hạt p (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) 1uc2 = 931,5 MeV A 450 B 900 C 750 D 1200 Câu 28: Khối lượng ngun tử H, Al, nơtron 1,007825u ; 25,986982u ; 26 13 Al 1,008665u ; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 211,8 MeV C 8,15 MeV/nuclon B 2005,5 MeV D 7,9 MeV/nuclon 1H hạt nhân : → 1H Câu 29: Trong phóng xạ β – ν , động cực đại electron bay ? He + e- + Cho khối lượng ngun tử mH = 3,016050u ; mHe = 3,016030u ; 1uc2 = 931,5 MeV A 9,3.10 – MeV B 0,186 MeV C 18,6.10 – MeV D 1,86.10 – MeV Câu 30: Bắn hạt α vào hạt 14 N nhân , ta có phản ứng: 17 14 α + N →8 O + p Nếu hạt sinh có vận tốc v với hạt α tỉ số tổng động hạt sinh động hạt α là: A 1/3 B 2,5 C 4/3 D 4,5 222 Rn 86 Câu 31: Hạt nhận phóng xạ α Phần trăm lượng toả biến đổi thành động hạt α A 76% B 85% C 92% D 98% Câu 32: Dùng hạt p có động Kp = 1,6 MeV bắn phá hạt nhân ( He ) Li đứng n, thu hạt giống Biết mLi = 7,0144 u, mHe = 4,0015u; mp = 1,0073u Động hạt He là: A 11,6 MeV B 8,9 MeV C 7,5 MeV D 9,5 MeV Câu 33: Hạt α có động Kα = 3,51 MeV đập vào hạt nhân nhơm đứng n gây phản 27 30 13 15 ứng : α + Al → P + X Phản ứng tỏa hay thu lượng Cho biết khối lượng số hạt nhân tính theo u là: m Al = 26,974u, mn = 1,0087u; mα = 4,0015u mP = 29,9701u; 1u = 931MeV/c2 A Tỏa 1,75 MeV B Thu vào 3,50 MeV C Thu vào 3,07 MeV D Tỏa 4,12 MeV Câu 34: Hạt α có động Kα = 3,51 MeV đập vào hạt nhân nhơm đứng n gây phản ứng : α + Al 115 27 13 → P 30 15 + x Giả sử hai hạt sinh có động Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn Tìm vận tốc hạt nhân phốtpho (vP) hạt x (vx) Biết phản ứng thu vào lượng 4,176.10-13J Có thể lấy gần khối lượng hạt sinh theo số khối m P = 30u mx = 1u A vP = 8,4.106 m/s; = 16,7.106m/s B vP = 4,43.106 m/s; = 2,4282.107m/s C vP = 12,4.106 m/s; = 7,5.106m/s D vP = 1,7.106 m/s; = 9,3.106m/s Câu 35: Xét phản ứng kết hợp : D + D → T + p Biết khối lượng hạt nhân đơtêri m D = 2,0136u ,triti mT = 3,0160u khối lượng prơtơn mp = 1,0073u Tìm lượng mà phản ứng toả A 3,6 MeV B 4,5 MeV C 7,3 MeV D 2,6 MeV Câu 36: Tính lượng liên kết hạt nhân đơtêri D = H Biết khối lượng mD = 2,0136u , mp = 1,0073u mn = 1,0087u A 3,2 MeV B 1,8 MeV C 2,2 MeV D 4,1 MeV Câu 37: Xét phản ứng hạt nhân xảy bắn phá nhơm hạt α : 27 30 13 Al + α →15 P + n Biết khối lượng mAL = 26,974u , mp = 29,970u , m = 4,0015u, mn = 1,0087u.Tính lượng tối thiểu hạt α để phản ứng xảy Bỏ qua động hạt sinh A MeV B MeV C MeV D MeV Câu 38: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng n phân rã thành hạt nhân B r r vα : vB hạt α có khối lượng m m , có vận tốc α B α B α A → B + α Chọn kết luận nói hướng trị số vận tốc hạt sau phản ứng A Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng B Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng C Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng Câu 39: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng n phân rã thành hạt nhân B r r v v α B hạt α có khối lượng m m , có vận tốc : A → B + α Mối liên hệ tỉ số động năng, tỉ số khối lượng tỉ số độ lớn vận tốc(tốc độ) hai hạt sau phản ứng: KB A v m = B = α ; Kα vα mB KB B KB v m = α = α ; Kα vB mB v m = B = B ; Kα vα mα C KB m v = α = B ; Kα vB mα D 210 Po 84 Câu 40: Hạt nhân pơlơni chất phóng xạ anpha α Biết hạt nhân mẹ dang đứng n lấy gần khối lượng hạt nhân theo số khối A Hãy tìm xem phần trăm lượng toả chuyển thành động hạt α A 89,3% B 98,1% C 95,2% D 99,2% Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà Tiết 34:BÀI TẬP TỔNG HƠP VỀ HẠT NHÂN 116 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn I CHUẨN KIẾN THỨC - KỸ NĂNG - Nêu lực hạt nhân đặc điểm lực hạt nhân - Nêu độ hụt khối lượng liên kết hạt nhân - Nêu phản ứng hạt nhân - Phát biểu định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân - Tính lượng liên kết, lượng liên kết riêng hạt nhân - Nêu đặc tính q trình phóng xạ - Viết hệ thức định luật phóng xạ Định nghĩa chu kì bán rã số phân rã II CHUẨN BỊ Giáo viên: Chuẩn bị sẵn bảng số liệu khối lượng ngun tử hạt nhân, đồ thị Wlk A theo A tâp phóng xạ Học sinh: Ơn lại 35 III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động (5’) Nhắc lại kiến thức cũ: GV: Nhắc lại kiến thức học HS: Lắng nghe, ghi nhớ Hoạt động (35’): BÀI TÂP H + H → He + n Thực phản ứng nhiệt hạch sau đây: Cho α biết: m(D) = 2,0136u; m(T) = 3,0160u; m( ) = 4,0015u; NA = 23 6,022.10 ngun tử/mol; u = 931 MeV/c Trả lời câu 21 Câu 21: Năng lượng toả tổng hợp 1kmol khí heli từ phản ứng bằng: A 18,0614 MeV B 17,4.1014J C 17,4 MeV D 11 17,4.10 J Dùng nơtron bắn phá hạt nhân n+ 235 92 U → Mo + La + 2n + 7β 95 42 139 57 235 92 U ta thu phản ứng: − Cho biết: m(n) = 1,0087u; m(Mo) = 94,88u; m(U) = 234,99u; m(La) = 138,87u; NA = ,022.1023 ngun tử/mol; 1u = 931 MeV/c Trả lời câu hỏi 22,23 Câu 22: Năng lượng mà phản ứng toả bằng: A 125,34 MeV B 512,34 MeV C 251,34 MeV D 215,34 MeV 235 92 U Câu 23: phân hạch theo nhiều cách khác nhau, lấy kết câu 21 làm giá trị trung bình lượng toả phân 117 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn 235 92 U hạch gam lượng? A 5,815.1023 MeV C 5,518.1024 MeV phân hạch hồn tồn tạo B 5,518.1023 MeV D 5,815.1024 MeV Sau gia tốc máy xyclơtrơn, hạt nhân đơteri bắn vào hạt Li nhân đồng vị tạo nên phản ứng hạt nhân thu nơtron hạt nhân X Cho m(p) = 1,00728u; m(Li) = 7,01823u; m(X) = 8,00785u; m(n) = 1,00867u; m(D) = 2,01355u; uc = 931MeV Trả lời câu hỏi 24 Câu 24: Năng lượng toả từ phản ứng bằng: A 41,21 MeV B 24,14 MeV C 14,21 MeV D 12,41 MeV Li Cho prơtơn có động Kp = 2,5 MeV bắn phá hạt nhân đứng n Sau phản ứng xuất hai hạt X giống có động có phương chuyển động hợp với phương chuyển động prơtơn ϕ Cho m(p) = 1,0073u; m(Li) = 7,0142u; m(X) = góc 4,0015u Trả lời câu hỏi 25,26,27 Câu25: Phản ứng tiếp diễn, sau thời gian ta thu cm khí điều kiện tiêu chuẩn Năng lượng mà phản ứng toả(thu) phản ứng bằng: A 27,57.10-13 J B 185316 J C 185316 kJ D 27,57 MeV Câu26: Động hạt sau phản ứng bằng: A 9,866 MeV B 9,866 J C 9,866 eV D 9,866 KeV ϕ có giá trị bằng: Câu27: Góc A 41 23’ B 48045’ C 65033’ D 82045’ Cho n+ 235 92 phản ứng U → Mo + La + 2n + 7β 95 42 139 57 phân − hạch 235 92 U là: Cho biết m(U) = 234,99u; m(n) = 1,01u; m(Mo) = 94,88u; m(La) = 138,87u Bỏ qua khối lượng electron Trả lời câu hỏi 28 Câu 28: Năng lượng toả từ phản ứng bằng: A 124,25 MeV B 214,25 MeV C 324,82 MeV D 241,25 MeV 118 Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn D + 1T → He + n Cho phản ứng nhiệt hạch: Biết m(D) = 2,0136u; m(T) = 3,016u; m(He) = 4,0015u; m(n) = 1,0087u Trả lời câu 29,30 Câu 29: Phản ứng toả lượng bằng: A 18,0711 eV B 18,0711 MeV C 17,0088 MeV D 16,7723 MeV Câu 30: Nhiệt lượng tỏa thực phản ứng để tổng hợp gam hêli bằng: A 22,7.1023 MeV B 27,2.1024 MeV C 27,2.1023 MeV D 22,7.1024 MeV α có động 4MeV va chạm với hạt nhân nhơm Cho hạt 27 13 Al 27 13 Al ) = 26,974u; m(X) = 29,970u; m(n) = 1,0087u; 1uc = 931MeV đứng n Sau phản ứng có hai loại hạt sinh hạt nhân X nơtron Hạt nơtron sinh có phương chuyển động vng góc với phương α Cho biết m( α ) = 4,0015u; m( chuyển động hạt Trả lời câu hỏi 31,32,33,34 Câu 31: Phương trình phản ứng hạt nhân có dạng là: 30 He + 27 13 Al→ n + 15 P 27 30 He + 13 Al → n + 15 P A B 31 He + 27 13 Al → n +14 P 27 31 He + 13 Al→ n + 15 P C D Câu 32: Phản ứng thu hay toả lượng ? A Toả 2,98 MeV B Thu 2,98 MeV C Thu 29,8 MeV D Toả 29,8 MeV Câu 33: Động hạt nhân X động nơtron sinh sau phản ứng A 0,47 MeV; 0,55MeV B 0,38 MeV; 0,47MeV C 0,55 MeV; 0,47MeV D 0,65 MeV; 0,57MeV Câu34: Tốc độ hạt nhân X sau phản ứng A 1,89.106 m/s B 1,89.105 m/s C 1,98.106 km/s D 1,89.107 m/s 234 92 Đồng vị phóng xạ U α ) = 4,0015u; m( Cho biết m( 229,9737u Trả lời câu hỏi 35,36,37,38 Câu35: Hạt nhân X A 230 90 Th 230 B 90 Rd D Câu36: Phản ứng toả lượng bằng: 119 α phóng xạ 232 90 234 92 tạo thành hạt nhân X U ) = 233,9904u; m(X) = Rn C 231 90 Th Giáo án Vật lý 12- Chủ đề tự chọn A 14,1512 MeV B 15,1512 MeV C 7,1512 MeV D 14,1512 eV α hạt nhân X sau phóng xạ Câu37: Động hạt A 0,24 eV; 13,91eV B 0,24 MeV; 13,91MeV C 0,42 MeV; 19,31MeV D 13,91 MeV; 0,241MeV Câu38: Tốc độ hạt nhân X sau phóng xạ A 4,5.105 km/h B 25,9.105m/s C 4,5.105 m/s D 4,5.106 m/s Trong thí nghiệm Rơ - dơ- pho, bắn phá hạt nhân nitơ 14 N 18 α , hạt nhân nitơ bắt giữ hạt α để tạo thành flo 9F hạt khơng bền, hạt nhân phân rã tạo thành hạt nhân X proton Cho 14 α ) = 4,0020u; 7N biết m( ) = 14,0031u; m(p) = 1,0073u; m( m(X) = 16,9991u; 1u = 931MeV/c Trả lời câu hỏi 39,40 Câu39: Phản ứng hạt nhân N + 42 He →(189 F)→178 O+11 H 14 18 18 N + He →( F)→ O + H B N + 42 He →(189 F)→178 O+11 H 14 18 16 N + He →( F)→ O + H D A C 14 14 Câu40: Phản ứng toả hay thu lượng ? A Thu 2,11 MeV B Toả 1,21 MeV C Toả 12,1 MeV D Thu 1,21 MeV Hoạt động (3’): Nhắc nhở nhà 120