Làm rõ hơn bài toán tính năng lượng phản ứng hạt nhân trong chương trình vật lý 12

A - Mở đầu Lý chọn đề tài Bài tốn tính lượng phản ứng hạt nhân tốn liên quan chương trình vật lý lớp 12 thực khơng phải tốn q khó em học sinh có học lực trở lên Tuy nhiên học sinh bắt đầu tiếp cận nội dung kiến thức chương này, người giáo viên léo dẫn dắt định hướng cho học sinh suy luận tìm hiểu kiến thức tốn tính lượng phản ứng hạt nhân theo cách khác rắc rối khó hiểu học sinh Mặt khác nội dung kiến thức sách giáo khoa đề cập đến cách tính lượng phản ứng theo khối lượng nghỉ hạt nhân, trong đề thi trung học phổ thơng Quốc gia tốn mở rộng nhiều Đề tài " Làm rõ tốn tính lượng phản ứng hạt nhân chương trình Vật lý lớp 12" xuất phát từ lý từ kinh nghiệm giảng dạy, với mục đích có tài liệu hữu ích cho giáo viên học sinh trình dạy học Mục đích nghiên cứu - Đúc rút kinh nghiệm giảng dạy Biên soạn tài liệu giảng dạy - Giúp em học sinh khối 12 dễ tiếp cận với toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân Đối tượng nghiên cứu - Làm rõ cách tính lượng phản ứng hạt nhân phân loại số dạng toán liên quan chương trình vật lý lớp 12 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết - Áp dụng thực tế giảng dạy B - Nội dung Sáng kiến kinh nghiệm I Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm Cơ sở lý luận sáng kiến chủ yếu phần nội dung kiến thức chương Vật lý hạt nhân - chương trình Vật lý lớp 12 cụ thể sau Cấu tạo hạt nhân Hạt nhân cấu tạo từ hạt proton notron gọi chung hạt nucleon X ZA Kí hiệu với Z số hạt proton ( điện tích hạt nhân ) N = A - Z số hạt nơtron A số khối hạt nhân ( tổng số hạt proton notron) Hệ thức Anhxtanh liên hệ khối lượng lượng Hệ thức Anhxtanh khối lượng lượng Vật có khối lượng m có lượng nghỉ E = m.c2 Với c = 3.108 m/s vận tốc ánh sáng chân không Đơn vị tính khối lượng hạt nhân 1u = Mev mC 12 = 1,66055.10− 27 kg ≈ 931,5 12 c Độ hụt khối lượng liên kết * Độ hụt khối hạt nhân ZA X ∆m = m0 – m Trong m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn khối lượng nuclôn m khối lượng hạt nhân X * Năng lượng liên kết Elk = ∆m.c2 = (m0-m)c2 * Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho hạt nuclôn): Elk A Phản ứng hạt nhân A3 A1 A2 A4 * Phương trình phản ứng: Z1 A+ Z B → Z C + Z D Trong số hạt hạt sơ cấp nuclôn, eletrôn, phôtôn Trường hợp đặc biệt phóng xạ: A →C + D X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt α β * Các định luật bảo tồn + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 p A + p B = pC + p D + Bảo toàn động lượng: + Bảo toàn lượng toàn phần Năng lượng toàn phần hạt Etp = En + K = mc + mv 2 Với En lượng nghỉ, K động hạt EtpA + EtpB = EtpC + EtpD Vì vậy: Lưu ý: - Khơng có định luật bảo tồn khối lượng - Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p X2 = 2mX K X II Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong nội dung sách giáo khoa, để tính lượng phản ứng hạt nhân dựa vào hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng E = m.c2 Do đưa cách tính theo khối lượng nghỉ hạt nhân trước sau phản ứng Nhưng làm tập liên quan dạng cịn cần phải tính lượng phản ứng theo lượng liên kết động năng, động lượng hạt nhân, phải nhận xét đánh giá độ bền vững hạt nhân trước sau phản ứng Khi em học sinh giáo viên thấy rắc rối với dấu hiệu nhận biết phản ứng thu hay tỏa lượng Và toán yêu cầu phải xác định thu hay tỏa lượng với tính tiếp đại lượng khác Từ cần phải làm rõ hơn, xây dựng tiến trình tiếp cận kiến thức phần cách logic khoa học để học sinh nắm vững lý thuyết vận dụng vào dạng tập khác III Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề Từ thực trạng vấn đề nêu trên, nội dung sáng kiến làm rõ ba cách tính lượng thu vào hay tỏa phản ứng hạt nhân dạng toán kèm - Tính theo khối lượng nghỉ - Tính theo lượng liên kết độ hụt khối - Tính theo động Tính theo khối lượng nghỉ Xuất phát từ khái niệm độ hụt khối Để hình dung rõ ta có hình vẽ mơ tả sau ( Nhạt notron + Zhạt proton ) tự X ZA m0 = N mn + Z m p m Ln có m0 > m nên phần khối lượng ∆m = m0 – m gọi độ hụt khối tạo thành hạt nhân X ZA Phần khối lượng chuyển hóa thành lượng ∆E = (m0 − m)c tỏa dạng động hạt X Đối với phản ứng hạt nhân A1 Z1 A+ ZA22 B→ ZA33 C + ZA44 D khối lượng hạt: m1 m2 m3 m4 tổng khối lượng m0 m m > m Vì vậy: Nếu Phản ứng tỏa lượng Etoa = (m0 − m)c m > m0 phản ứng thu lượng Ethu = ( m − m0 )c Và Có thể nói dấu hiệu dễ hiểu học sinh xem xét phản ứng thu hay tỏa lượng Ví dụ 1: Xét phản ứng hạt nhân: H12 + H12 → He23 + n01 Biết khối lượng hạt nhân H 12 mH = 2,0135u ; mHe = 3,0149u ; mn = 1,0087u ; u = 931 MeV/c2 Phản ứng thu hay tỏa lượng Tính lượng thu tỏa phản ứng? Giải: Ta có trước phản ứng: m0 = 2.mH = 4,0270u Sau phản ứng m = mHe + mn = 4,0236u Vậy m0 > m nên phản ứng tỏa lượng Năng lượng tỏa phản ứng: Etỏa = (m0 - m)c2 = (4,0270u - 4,0236u) = 0,0034u = 0,0034.931 = 3,1654 Mev Ví dụ 2: Để phản ứng C + γ  3He xảy ra, ℓượng tử γ phải có ℓượng tối thiểu ℓà bao nhiêu? Cho biết mC = 11,9967u; mα = 4,0015u; 1u.1c2 = 931MeV Giải: Ta có trước phản ứng: m0 = mC + mγ = 11,9967u (mγ = 0) Sau phản ứng m = 3.mHe = 12,0045u Vậy m0 < m nên phản ứng thu lượng Hạt γ phải có lượng tối thiểu phần lượng thu vào phản ứng Kγ = Ethu = (m - m0)c2 = (12,0045u - 11,9967u) = 0,0078u = 0,0078.931 = 7,263 Mev Ý nghĩa lượng tối thiểu sau phản ứng ba hạt He không chuyển động Thực tế hạt sinh thường có động Ví dụ 3: Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: D + T  α + n Biết khối ℓượng hạt nhân D, T α ℓần ℓượt ℓà mD = 2,0136u, mT = 3,0160u, mα= 4,0015u mn = 1,0087u; 1u = 931 (MeV/c2) Tính ℓượng toả thu kmoL khí Heℓi ? Giải: Bài tốn cho biết trước phản ứng tỏa lượng nên ta có lượng tỏa hạt Heli tạo thành là: Etỏa = (m0 - m)c2 = (mD + mT - mα -mn)c2 = (2,0136u +3,0160u - 4,0015u - 1,0087u)c2 = 0,0194uc2 = 0,0194 931 = 18,0164 Mev Vì khí Heli khí đơn ngun tử nên ta có lượng tỏa thu 1kmol khí Heli là: E = 103.NA.Etỏa = 103 6,02.1023 18,0164 = 108,4587 1026 Mev Tính theo lượng liên kết độ hụt khối hạt nhân Trước hết cần làm rõ khái niệm lượng liên kết hạt nhân Để phá vỡ hạt nhân X ZA ( Nhạt notron + Zhạt proton ) tự Có khối lượng m < m0 cần tối thiểu lượng ∆E = (m0 − m)c chuyển hóa thành phần khối lượng tăng thêm Vì ∆E gọi lượng liên kết hạt nhân X Cũng cần nói thêm với lượng tối thiểu bị phá vỡ, hạt proton ntron sinh trạng thái "đứng im" khơng có động Tức cung cấp lượng lớn ∆E sau phản ứng phần lượng dư chuyển hóa thành động hạt sinh Như đánh giá ( Nhạt notron + Zhạt proton ) tự X ZA X ZA tỏa NL ( Nhạt notron + Zhạt proton ) tự Năng lượng thu - tỏa tối thiểu lượng liên kết hạt thu NL nhân Xét với phản ứng hạt nhân tổng quát: A thu + B thu C tỏa + D tỏa Elk1 + Elk2 Elk3 + Elk4 Elk0-thu vào Etỏa Với Elk0 = Δm0.c Δm0 tổng độ hụt khối hạt trước phản ứng Elk = Δm.c2 Δm tổng độ hụt khối hạt sau phản ứng Vì : - Elk0 > E ( Δm0 > Δm) phản ứng thu lượng Ethu = Elk0 - E - Elk0 < E ( Δm0 < Δm) phản ứng tỏa lượng Etỏa = E - Elk0 Như dấu hiệu nhận biết lượng thu hay tỏa phản ứng theo lượng liên kết hạt nhân trước sau phản ứng dễ hiểu học sinh Chú ý dấu hiệu ngược lại với khối lượng nghỉ Hệ quả: Vì bảo tồn số khối nên lượng liên kết riêng trung bình cho hạt nucleon tính theo E lk0 E Vì phản ứng tỏa lượng (E >Elk0 ) hạt "bền hơn" hạt mẹ ngược lại Như nói lượng liên kết lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân, trước phản ứng cấp cho hạt nhân mẹ lượng lớn lượng liên kết phần dư ( lượng thu vào) chuyển hóa thành động hạt nhân (năng lượng tỏa ra) Vì phản ứng lượng thu - tỏa hiệu tổng lượng liên kết hạt nhân Chú ý: Các hạt nhân có nucleon n01 , p11 ( H 11 ) Elk = độ hụt khối Δm = Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân: 21 D + 31T → 42 He + 01n Biết độ hụt khối hạt nhân 21 D , 31T 42 He ∆mD = 0,0024u ; ∆mT = 0,0087u ∆mHe = 0,0305u ; cho uc ≈ 931 MeV Hỏi phản ứng thu hay tỏa lượng bao nhiêu? Giải: Trước hết tính tổng độ hụt khối hạt trước sau phản ứng Δm0 = ΔmD + ΔmT = 0,0024u +0,0087u = 0,0111u Δm = ΔmHe + Δmn = 0,0305u + = 0,0305u Vậy Δm > Δm0 nên phản ứng tỏa lượng Etỏa = E - Elk0 = (Δm - Δm0 )c2 = (0,0305 - 0,0111) 931 = 18,0614 Mev Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân: 21 H + 21H → 23 He + 01n + 3,25 MeV Biết độ hụt khối hạt nhân 21 H ∆mD = 0,0024u ; cho uc ≈ 931 MeV Năng lượng liên kết hạt nhân 23 He bao nhiêu? Giải: Theo đề phản ứng tỏa lượng Etỏa = 3,25 MeV E lkHe = Etoa + 2.E lkH = E toa + 2.∆m D c Etỏa = ElkHe - 2.ElkH ElkHe = 3,25 +2.0,0024.931 = 7,718 MeV Ví dụ 3: Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành nuclôn riêng biệt Giải: Phản ứng tách hạt nhân C612 thành hạt proton hạt notron tự Vì lượng tối thiểu lượng liên kết hạt nhân C612 Elk = (m0 - mC)c2 = (6mp +6mn -mC)c2 = (6 1,00728 +6 1,00867 - 12,0000) 1,66058 10-27 (3 108)2 = 1,43026 10-11 J = 89,391 MeV Tính theo động hạt trước sau phản ứng Xét phản ứng hạt nhân: A1 Z1 A+ ZA22 B→ ZA33 C + ZA44 D Theo định luật bảo toàn lượng tổng quát: E tpA + E tpB = EtpC + E tpD m A c + K A + m B c + K B = mC c + K C + m D c + K D ⇔ ( K A + K B ) − ( K C + K D ) = ( mC + m D ) c − ( m A + m B ) c K = (m m0 )c2 (m0 -m)c2 = K- K0 K0 ,m0 tổng động khối lượng nghỉ hạt trước phản ứng K ,m tổng động khối lượng nghỉ hạt sau phản ứng K0 Với Vì theo dấu hiệu khối lượng có: - Nếu m0 > m Phản ứng tỏa lượng Etỏa = K- K0 - Nếu m > m0 phản ứng thu lượng Ethu = K0 - K Ở dấu hiệu cách tính lượng thu tỏa phản ứng suy luận theo dấu hiệu cách tính khối lượng nghỉ, hai dấu hiệu lại ngược Vì suy luận theo cách học sinh gặp khó khăn để ghi nhớ Ở túy phép biến đổi toán học với biểu thức, tư vật lý Vì nên định hướng học sinh suy luận hiểu theo cách sau Như biết để tiến hành phản ứng hạt nhân tổng quát, cần gia tốc cho hạt nhân chuyển động với vận tốc lớn va chạm với để vỡ biến đổi thành hạt nhân khác Việc gia tốc cho hạt cấp động cho hạt, nên tổng động hạt trước phản ứng phần lượng thu vào Phần lượng tỏa nằm tổng động hạt nhân Vì lượng thu vào hay tỏa phản ứng phụ thuộc vào tổng động hạt nhân trước sau phản ứng mơ hình sau: A KA KC C KB D KD B A thu + B thu C tỏa + D tỏa KA + KB KC + KD K0-thu vào Ktỏa Vì : - K0 > K phản ứng thu lượng Ethu = K0 - K - K0 < K phản ứng tỏa lượng Etỏa = K - K0 Như dấu hiệu để biết lượng phản ứng thu hay tỏa tính theo động hạt dễ hiểu mang tính vật lý cách suy luận theo chênh lệch khối lượng hạt nhân Theo cách tính giải thích q trình phóng xạ chất ln phản ứng tỏa lượng Vì ban đầu hạt nhân phóng xạ đứng im tự phân rã nên khơng có phần động thu vào Các hạt nhân tia phóng xạ sinh chuyển động nên động chúng lượng tỏa phản ứng Tổng hợp so sánh ba cách tính lượng phản ứng hạt nhân K0 K A+B Elko Nếu C+D m0 m m0 > m K0 < K Elk0 < Elk Phản ứng tỏa lượng m0 < m K0 > K Elk0 > Elk Phản ứng thu lượng Elk Chú ý dấu hiệu tính theo khối lượng ngược với dấu hiệu động lượng liên kết Một số dạng tập liên quan đến lượng phản ứng động năng, động lượng hạt nhân Với phản ứng tổng quát: A1 Z1 A+ ZA22 B → ZA33 C + ZA44 D Một cách tổng quát dạng tập thường phải lập hai phương trình để tính Thứ phương trình tính lượng phản ứng theo động hạt Epư = K − K (1) Phương trình thứ hai lập nên từ mối quan hệ vectơ vận tốc hạt trước sau phản ứng Để lập phương trình thứ hai phải sử dụng mối quan hệ động động lượng hạt p X = 2mX K X định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng hạt nhân p A + p B = pC + p D f = f(KABCD) (2) Về dạng tập, phần thường chia làm hai dạng: - Một hạt nhân đứng yên tự phân rã ( phóng xạ) Một hạt gia tốc (đạn) đến bắn vào hạt nhân khác (bia) a/ Dạng thứ - Một hạt nhân phóng xạ tự phân rã Xét trường hợp phóng xạ: X → Y + C ( với C tia phóng xạ ) Thơng thường hạt X đứng n phóng xạ nên: KX = Năng lượng toả phản ứng Etỏa = KY + KC (1) → → → Định luật bảo toàn động lượng : PX = PY + PC = Nên p2 Y = p C ⇔ mYKY = mCKC (2) Từ (1) (2) ⇒ kết Ví dụ 1: Hạt nhân 23492 U đứng yên phóng xạ phát hạt α hạt nhân 230 90 Th (không kèm theo tia γ ) Tính động hạt α Cho mU = 233,9904 u; mTh = 229,9737 u; mα = 4,0015 u u = 931,5 MeV/c2 U 92234 → Th90230 + α 24 Giải Phương trình phản ứng Vì phóng xạ tia α nên phản ứng tỏa lượng Năng lượng tỏa phản ứng là: E = KTh + Kα (1) Với E tính theo khối lượng nghỉ: E = (mU – mTh - mα)c Theo định luật bảo toàn động lượng: → → pα + pTh = ⇒ ⇒ pα = mαvα = pTh = mThvTh 2mαKα = 2mThKTh mα ⇔ KTh = m Kα Th Thay (2) vào (1) ta có Kα = = mα + mTh Kα mTh (2) mTh (mU − mTh − mα ) c = 0,01494 uc2 =13,92 MeV mTh + mα Ví dụ 2: Hạt nhân 22688 Ra đứng yên phân rã thành hạt α hạt nhân X (không kèm theo tia γ ) Biết lượng mà phản ứng tỏa 3,6 MeV khối lượng hạt gần số khối chúng tính đơn vị u Tính động hạt α hạt nhân X Giải Phương trình phản ứng: 22688 Ra → 42 α + 22286 Rn Năng lượng tỏa phản ứng là: E = XX + Kα (1) Theo định luật bảo toàn động lượng: → → pα + p X = ⇒ pα = mαvα = pX = mXvX ⇒ 2mαKα = 2mXKX mα ⇔ KX = m Kα = X Thay (2) vào (1) ta có ⇒ Kα = mα + mX Kα mX (2) m mX E = 3,536 MeV; mα + m X KX = mα Wα = 0,064 MeV X b/ Dạng thứ hai - Một hạt làm đạn bắn vào hạt thứ hai làm bia A1 Z1 A+ ZA22 B → ZA33 C + ZA44 D PC Giả sử hạt B đạn, hạt A bia ta có E pu = K C + K D − K B (1) Định luật bảo toàn động lượng: → → → → PB O mA v A + mB vB = mC vC + mD vD → hay → → → p A + pPB = pC + pD D → Vì vA = 0, ta có p2B = p2C + p2D + 2pC.pD.cos β → → với β góc vC vD Thay p2= m2v2 = 2m.K, ta được: mBKB= mCKC + mDKD + mC mD KC K D cos β (2) Từ phương trình (1) (2) tính động hạt Ví dụ 1: Người ta dùng hạt prơtơn có động Kp= 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu hạt α có động cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 tính động vận tốc mổi hạt α tạo thành? p11 + Li37 → α 24 + α 24 Giải Phương trình phản ứng: Tính lượng phản wnmgs theo khối lượng nghỉ hạt Etoa = ( M0 – M ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV Ta có: Etoa = 2Kα - Kp Vậy : K α= E toa + K p (1) = 10,05MeV Vận tốc mổi hạt α là: v = c 2.K α = 2,2.10 m / s 931.4,0015 Ví dụ 2: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: 01 n + 63 Li → X+ 42 He Biết hạt nhân He bay vng góc với hạt nhân X Động hạt nhân X He :? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u Giải Ta có lượng phản ứng : E = ( mHe+ mX - m n - m Li).c2 = 0,8 MeV Đây phản ứng thu lượng nên : E = Kn - KX - Kα (1) Áp dụng định luật bảo tồn động lượng: Vì → → → pn = p He + p X ⇒ Pn2 = PHe + PX2 ⇒ 2mnKn= 2mHe K He + 2mx Kx (2) Từ (1),(2) ta có hệ phương trình: 4 K He + 3K X = 1,1  K = 0,2 MeV ⇔  He   K X = 0,1MeV  K He + K X = 0,3 Ví dụ Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây phản ứng : 10 30 α + 27 13 Al → 15 P + n Phản ứng thu lượng E = 2,7 MeV Biết hai hạt sinh có vận tốc, tính động hạt α ( coi khối lượng hạt nhân số khối chúng) Giải Theo đề phản ứng thu lượng nên có: E = Kα ─ K p ─ K n Mặt khác hai hạt nhân vận tốc nên Kp Kn Suy = mP =30 mn ⇒ Kp = 30 Kn E = Kα ─ 31 K n (1) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mα vα = ( mp + mn)v ⇒ mα Kα = 2( mp + mn)( Kp +Kn) ⇔ Kα = 31( Kp + Kn)= 961 Kn ⇒ Kn= 4Kα 961 (2) Thay (2) vào (1) ta có: E= 27 K α 31 ⇒ Kα = 31E 31 = 2,7 = 3,1MeV 27 27 Ví dụ 4: Khi eℓectrong gặp positron có hủy cặp theo phương trình e++e- → γ + γ Biết khối ℓượng eℓetron ℓà 0,5411 MeV/c2 ℓượng tia γ ℓà 5MeV Giả sử eℓectron positron có động Động eℓectron ℓà Giải Ở toán hai hạt electron positron có khối lượng nghỉ, cịn hai hạt photon khơng có khối lượng nghỉ Do phản ứng tỏa lượng Năng lượng tỏa phản ứng tính theo khối lượng động năng: Etoa = (2me - 2mγ)c2 = 2Kγ - 2Ke Với mγ = ⇒ K e = K γ − me c = − 0,5411 = 4,459 MeV Một số tập đề nghị Câu 1: Dưới tác dụng xạ γ, hạt nhân Be tách thành hai hạt nhân He Biết mLi =9,0112u; mHe =4,0015; m =1,0087u Để phản ứng xảy xạ Gamma phải có tần số tối thiểu ℓà bao nhiêu? A 2,68.1020Hz B 1,58.1020Hz C 4,02.1020Hz D 1,12.1020Hz 11 Câu 2: Hạt nhân Rn phóng xạ α Phần trăm ℓượng tỏa biến đổi thành động hạt α: A 76% B 98,2% C 92% D 85% Câu 3: Bom nhiệt hạch dùng ℓàm phản ứng D + T  He + n + 18MeV Nếu có kmoL He tạo thành ℓượng tỏa ℓà: (khối ℓượng nguyên tử biết) A 23,5.1014J B 28,5.1014J C 25,5.1014J D 17,34.1014 J Câu 4: Năng ℓượng ℓiên kết riêng 235U ℓà 7,7MeV khối ℓượng hạt nhân 235U ℓà:(m =1,0073u; m =1,0087u) A 234,0015u B 236,0912u C 234,9721u D 234,1197u Câu 5: Năng ℓượng cần thiết để phân chia hạt nhân C thành hạt α (cho m =12,000u; m = 4,0015u; m =1,0087u) Bước sóng ngắn tia gamma để phản ứng xảy A 301.10-5A0 B 296.10-5A0 C 396.10-5A0 D 189.10-5A0 Câu 6: Khi bắn phá AL hạt α Phản ứng xảy theo phương trình: 27 30 13 Al + α → 15 P + n Biết khối ℓượng hạt nhân m AL=26,974u; mP =29,970u, mα =4,0013u Bỏ qua động hạt sinh ℓượng tối thiểu để hạt α để phản ứng xảy A 2,5MeV B 6,5MeV C 1,4MeV D 3,1671MeV 14 Câu 7: Bắn hạt α vào hạt nhân N ta có phản ứng: N + α→178 P + p Nếu hạt sinh có vận tốc v với hạt α ban đầu Tính tỉ số động ban đầu hạt sinh A 3/4 B 2/9 C 1/3 D 5/2 Câu 8: Xét phản ứng: A  B+ α Hạt nhân mẹ đứng yên, hạt nhân hạt α có khối ℓượng động ℓần ℓượt ℓà m B, WB, mα Wα Tỉ số WB Wα A mB/mα B 2mα/mB C mα/mB D 4mα/mB Câu 9: Năng ℓượng cần thiết để phân chia hạt nhân C thành hạt α (cho mC =11,9967u; mα = 4,0015u) A 7,2657MeV B 5,598MeV C 8,191MeV D 6,025MeV 235 Câu 10: Một nhà máy điện nguyên tử dùng U phân hạch tỏa 200MeV Hiệu suất nhà máy ℓà 30% Nếu công suất nhà máy ℓà 1920MW khối ℓượng 235U cần dùng ngày: A 0,6744kg B 1,0502kg C 2,5964kg D 6,7455kg Câu 11: Pơℓơni phóng xạ biến thành chì theo phản ứng: Po  α + Pb Biết mPo =209,9373u; mHe = 4,0015u; mPb =205,9294u Năng ℓượng cực đại tỏa phản ứng ℓà: A 95,4.10-14J B 86,7.10-14J C 5,93.10-14J D 106,5.10-14J Câu 12: Tính ℓượng tỏa có moL U235 tham gia phản ứng: 235 1 94 139 92 U + n →30 n + 36 Kr + 56 Ba Cho biết: mU = 235,04 u, mKr = 93,93 u; mBa = 138,91 u; mn = 1,0063 u; 1u = 1,66.10-27kg A 1,8.1011kJ B 0,9.1011kJ C 1,68.1010kJ D 1,1.109KJ 12 Câu 13: Một hạt nhân có khối ℓượng m = 5,0675.10-27kg chuyển động với động 4,78MeV Động ℓượng hạt nhân ℓà A 2,4.10-20kg.m/s B 3,875.10-20kg.m/s C 8,8.10-20kg.m/s D 7,75.10-20kg.m/s Câu 14: Hạt Pôℓôni (A= 210, Z = 84) đứng n phóng xạ hạt α tạo thành chì Pb Hạt α sinh có động K α =61,8MeV Năng ℓượng toả phản ứng ℓà A 63MeV B 66MeV C 68MeV D 72MeV Câu 15: Người ta dùng prôton bắn phá hạt nhân Bêri đứng yên Hai hạt sinh ℓà Hêℓi X Biết prton có động K= 5,45MeV, Hạt Hêℓi có vận tốc vng góc với vận tốc hạt prơton có động KHe = 4MeV Cho độ ℓớn khối ℓượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X A 6,225MeV B 1,225MeV C 4,125MeV D 3,575MeV Câu 16: Cho hạt α bắn phá vào hạt nhân nhôm Al đứng yên, sau phản ứng sinh hạt nơtron hạt nhân X Biết m α =4.0015u, mAL = 26,974u, mX = 29,970u, mn = 1,0087u, 1uc2 = 931MeV Phản ứng toả hay thu ℓượng? Chọn kết đúng? A Toả ℓượng 2,9792MeV B Toả ℓượng 2,9466MeV C Thu ℓượng 2,9792MeV D Thu ℓượng 2,9466MeV Câu 17: Một prơtơn có động Wp=1,5Mev bắn vào hạt nhân Li đứng n sinh hạt X có chất giống không kèm theo xạ gammA Tính động hạt X? Cho m Li=7,0144u; mp=1,0073u; mX=4,0015u; 1uc2=931Mev A 9,4549Mev B 9,6Mev C 9,7Mev D 4,5Mev Câu 18 Hạt nhân mẹ A có khối lượng mA đứng yên, 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 A K B = mB Kα mα  mB = Kα  mα B K B  ÷ ÷  C K B = mα Kα mB  mα = Kα  mB D K B  ÷ ÷  Câu 19 Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 37 Li đứng yên, sinh hai hạt có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Độ lớn vận tốc hạt sinh bao nhiêu? A vα = 2,18734615m/s B vα = 15207118,6m/s C vα = 21506212,4m/s D vα = 30414377,3m/s Câu 20 Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 37 Li đứng yên, sinh hai hạt có độ lớn vận tốc khơng sinh tia γ nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Độ lớn vận tốc góc vận tốc hạt bao nhiêu? A 83045’; B 167030’; C 88015’ D 178030’ 13 Hiệu chuyên đề - Đối với trình giảng dạy, áp dụng chuyên đề em học sinh hiểu rõ nắm vững lý thuyết làm tập vận dụng phần lượng hạt nhân - Đối với thân việc đúc rút kinh nghiệm ln u cầu thường xun để nâng cao trình độ chuyên môn Chuyên đề tài liệu hữu ích cho đồng nghiệp tham khảo C - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên nội dung giải pháp ví dụ để làm rõ cách tính lượng phản ứng hạt nhân tập liên quan Nội dung đề tài bước để giải toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân động động lượng vận tốc hạt Nội dung đề tài áp dụng vào giảng dạy giúp cho học sinh kể giáo viên có phương pháp logic chặt chẽ tiếp cận nội dung kiến thức chương này, làm cho kiến thức chương từ chỗ rắc rối khó hiểu trở nên đơn giản nhiều học sinh Trong trình giảng dạy cho học sinh, lưu ý với học sinh với mơn vật lí khơng hiểu chất tượng vật lí, q trình xảy tốn, tất điều làm cho tốn trở nên khó Nhưng em biết cách học có hệ thống, tư chặt chẽ theo “kiểu vật lí” em giải tốn vật lí dễ dàng hơn, dẫn đến em ham mê mơn Vật lí Kiến nghị - Đối với nhà trường cần thúc đẩy hoạt động chuyên môn, hoạt động xây dựng chuyên đề dạy học Coi việc viết chuyên đề dạy học tiêu chí đánh giá tinh thần tự học tự bồi dưỡng cán giáo viên - Đối với Sở GD&ĐT cần phải xem xét việc viết chuyên đề tiêu chí đánh giá phân loại mức độ hòan thành nhiệm vụ giáo viên tiêu chí để xét thi đua khen thưởng Về công tác phổ biến ngành trang thông tin điện tử sở cần tăng cường để cán giáo viên tham khảo học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm từ đồng nghiệp Trên vài kinh nghiệm trình giảng dạy, mong góp ý trao đổi với bạn đồng nghiệp Xin cảm ơn! Hà Trung, tháng năm 2017 Giáo viên 14 Lê Văn Nguyện XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 10 tháng năm 2017 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) 15 ... khối lượng E = m.c2 Do đưa cách tính theo khối lượng nghỉ hạt nhân trước sau phản ứng Nhưng làm tập liên quan dạng cần phải tính lượng phản ứng theo lượng liên kết động năng, động lượng hạt nhân, ... cho hạt nucleon tính theo E lk0 E Vì phản ứng tỏa lượng (E >Elk0 ) hạt "bền hơn" hạt mẹ ngược lại Như nói lượng liên kết lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân, trước phản ứng cấp cho hạt nhân mẹ lượng. .. 3.108 m/s Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành nuclôn riêng biệt Giải: Phản ứng tách hạt nhân C 612 thành hạt proton hạt notron tự Vì lượng tối thiểu lượng liên kết hạt nhân C 612 Elk