ONTHIDAIHOC HATNHAN NGUYENTU

Chương IX: Hạt nhân nguyên tử Hệ thống kiến thức trong chương 1. Thuyết tương đối hẹp: a. Các tiên đề của Anhstanh - Hiện tượng vật lý xảy ra như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính. - Vận tốc của ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn c trong mọi hệ quy chiếu quán tính. c là giới hạn của các vận tốc vật lý. b. Một số kết quả của thuyết tương đối. - Đội dài của một thanh bị co lại dọc theo phương chuyển động của nó. - Đồng hồ gắng với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắng với quan sát viên đứng yên. - Khối lượng của vật chuyển động với vận tốc v (khối lượng tư ơng đối tính) là: với m 0 là khối lượng nghỉ. 2 0 2 / 1 v m m c = - Hệ thức Anhstanh giữa năng lượng và khối lượng: Nếu một vật có khối lượng m thì có năng lượng E tỉ lệ với m 2 2 2 0 2 / 1 v E mc m c c = = Đối với hệ kín, khối lượng và năng lượng nghỉ không nhất thiết được bảo toàn, nhưng năng lượng toàn phần (bao gồm cả động năng và năng lượng nghỉ) được bảo toàn. 2. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn, liên kết với nhau bởi lực hạt nhân rất mạnh nhưng có bán kính tác dụng rất ngắn. Hạt nhân của các nguyên tố có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N được gọi là số khối. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số nơtron N gọi là các đồng vị. Đơn vị khối lượng nguyên tử u có trị số bằng 1/12 khối lượng của đồng vị ; u xấp xỉ bằng khối lượng của một nuclôn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u). C 12 6 3. Hạt nhân phóng xạ bị phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. a. Tia phóng xạ gồm nhiều loại: , - , + , . Hạt là hạt nhân của . Hạt - là các electron, kí hiệu là e - . Hạt + là pôziton kí hiệu là e + . Tia là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (ngắn hơn tia X). He 4 2 b. Chu kỳ bán rã T của một chất phóng xạ là thời gian sau đó số hạt nhân của một lượng chất ấy chỉ còn bằng một nửa số hạt nhân ban đầu N 0 . Số hạt nhân N hoặc khối lượng m của chất phóng xạ giảm với thời gian t theo định luật hàm số mũ: t 0 t 0 em)t(m,eN)t(N == T 693,0 T 2ln = là hằng số phóng xạ, tỉ lệ nghịch với chu kỳ bán rã T c. Độ phóng xạ H bằng số phân rã trong 1s. Nó cũng bằng số nguyên tử N nhân với . H giảm theo định luật phóng xạ giống như N: d. Trong phân rã hạt nhân con lùi hai ô trong bảng hệ thống tuần hoàn so với hạt nhân mẹ. Trong phân rã - hoặc + hạt nhân con tiến hoặc lùi một ô trong bẳng hệ thống tuần hoàn so với hạt nhân mẹ. Trong phân rã hạt nhân không biến đổi mà chỉ chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn. t 0 eH)t(H = 4. Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. A + B C + D a. Trong phản ứng hạt nhân, các đại lượng sau đây được bảo toàn: số nuclôn, điện tích, năng lượng toàn phần và động lư ợng. Khối lượng không nhất thiết được bảo toàn. b. Khối lượng của một hạt nhân được tạo thành từ nhiều nuclôn thì bé hơn tổng khối lượng của các nuclôn, hiệu số m gọi là độ hụt khối. Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng E = mc 2 , gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclôn thì cần tốn một năng lượng bằng E). Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng E/A càng lớn thì càng bền vững. c. Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng M 0 của các hạt nhân ban đầu có thể khác tổng khối lượng M của các hạt sinh ra. Nếu M 0 > M thì phản ứng toả năng lượng. Nếu M 0 < M thì phản ứng hạt nhân thu năng lượng. d. Có hai loại phản ứng hạt nhân toả ra năng lượng, năng lư ợng đó gọi là năng lượng hạt nhân. - Một hạt nhân rất nặng khi hấp thụ một nơtron sẽ vỡ thành hai hạt trung bình, cùng với 2-3 nơtron (sự phân hạch). Nếu sự phân hạch có tính chất dây chuyền, thì nó toả ra năng lượng rất lớn. Nó được khống chế trong lò phản ứng hạt nhân. - Hai hạt nhân rất nhẹ, có thể kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn. Phản ứng này chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch. Con người mới chỉ thực hiện được phản ứng này dưới dạng không kiểm soát được (bom H). Câu hỏi trắc nghiệm và bài tập 1. Ph¸t biÓu nµo sau ®©y lµ ®óng? A. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o gåm Z n¬tron vµ A pr«ton. B. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o gåm Z pr«ton vµ A n¬tron. C. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o gåm Z pr«ton vµ (A -Z) n¬tron. D. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o gåm Z n¬tron vµ (A + Z) pr«ton. X A Z X A Z X A Z X A Z 2. Ph¸t biÓu nµo sau ®©y lµ ®óng? A. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c pr«ton. B. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c n¬tron. C. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c pr«ton vµ c¸c n¬tron. D. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c pr«ton, n¬tron vµ electron . C C 3. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau. B. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau. C. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau. D. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lư ợng bằng nhau. B 4. Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị khối lượng nguyên tử? A. Kg; B. MeV/c; C. MeV/c 2 ; D. u B 5. Hạt nhân có cấu tạo gồm: A. 238p và 92n; B. 92p và 238n C. 238p và 146n; D. 92p và 146n U 238 92 D 6. Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng nguyên tử u là đúng? A. u bằng khối lượng của một nguyên tử Hyđrô 1 H 1 B. u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 6 C 13 C. u bằng 1/12 khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 6 C 12 D. u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử Cacbon 6 C 12 C 7. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ. B. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân. C. Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon. D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử. B 8. H¹t nh©n ®¬teri 1 D 2 cã khèi l­îng 2,0136u. BiÕt khèi l­îng cña pr«ton lµ 1,0073u vµ khèi l­îng cña n¬tron lµ 1,0087u. N¨ng l­îng liªn kÕt cña h¹t nh©n 1 D 2 lµ A. 0,67MeV; B. 1,86MeV C. 2,02MeV; D. 2,23MeV D 9. H¹t cã khèi l­îng 4,0015u, biÕt sè Av«ga®r« Nα A = 6,02.1023mol -1 , 1u = 931MeV/c 2 . C¸c nucl«n kÕt hîp víi nhau t¹o thµnh h¹t , n¨ng l­îng táa ra khi t¹o thµnh 1mol khÝ Hªli lµα A. 2,7.10 12 J; B. 3,5. 10 12 J C. 2,7.10 10 J; D. 3,5. 10 10 J A 10. H¹t nh©n 27 Co 60 cã cÊu t¹o gåm: A. 33 pr«ton vµ 27 n¬tron; B. 27 pr«ton vµ 60 n¬tron C. 27 pr«ton vµ 33 n¬tron; D. 33 pr«ton vµ 27 n¬tron C 11. H¹t nh©n 27 Co 60 cã khèi l­îng lµ 55,940u. BiÕt khèi l­îng cña pr«ton lµ 1,0073u vµ khèi l­îng cña n¬tron lµ 1,0087u. §é hôt khèi cña h¹t nh©n 27 Co 60 lµ A. 4,544u; B. 4,536u; C. 3,154u; D. 3,637u A