Phân loại và hướng dẫn học sinh giải nhanh các dạng bài tập chương hạt nhân nguyên tử chương trình vật lí 12

Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 MỤC LỤC 1/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 PHẦN I MỞ ĐẦU Tên đề tài: “ Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương ‘Hạt Nhân Nguyên Tử’- Chương trình Vật lí 12 ” I Lý chọn đề tài Vật lý môn thuộc nghành khoa học tự nhiên có nhiều ứng dụng thực tế, tồn chương trình vật lý lớp 12 phần vật lý hạt nhân phần quan trọng Đây nghành vật lý đại sâu vào cấu trúc chế vi mô.Vật lý hạt nhân khoa học nghiên cứu: Cấu trúc biến đổi cấu trúc hạt nhân, lượng hạt nhân ứng dụng đời sống Vật lý hạt nhân đưa vào chương cuối chương trình lớp 12, hạn chế mặt thời gian trình độ hiểu biết thực tế học sinh hạt nhân nên vật lý hạt nhân đề cập cách bản.Trong thực tế tài liệu viết phần cịn chưa có phân loại cách cụ thể nên nguồn tự nhiên để giáo viên nghiên cứu cịn ít, nội dung kiến thức kĩ giải tập cung cấp cho học sinh chưa nhiều Vì gặp dạng tập chương học sinh thường lúng túng tìm phương pháp giải nhanh phù hợp nhằm đạt kết cao kỳ thi Hiện mơn vật lý thi theo hình thức trắc nghiệm, nên ngồi việc tìm phương pháp giải cho toán vật lý hạt nhân em học sinh cịn phải tìm cách giải nhanh, nói yêu cầu hang đầu người học u cầu tìm phương pháp giải tốn cách nhanh nhất, đường ngắn giúp người học tiết kiệm thời gian làm mà rèn luyện tư lực phát vấn đề cuả người học Trong trình tìm hiểu nghiên cứu nhiều năm qua hệ thống phân dạng dạng tập chương “ Hạt nhân nguyên tử” phương pháp giải nhanh dạng chương từ giúp học sinh có phương pháp dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh lúng túng sai lầm, nhằm nâng cao kết kỳ kiểm tra thi 2/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Chính lí định chọn đề tài “Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương ‘Hạt nhân ngun tử’Chương trình Vật lí 12” làm đề tài nghiên cứu II Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài học sinh khối 12 trường THPT Chúc Động ôn thi kỳ thi THPT Quốc Gia, cụ thể lớp 12 trực tiếp giảng dạy 12A1, 12A7, 12A13 Phạm vi nghiên cứu - Thời gian nghiên cứu năm học 2014-2015 - Đề tài nghiên cứu “ Các dạng tập chương Hạt nhân nguyên tử” chương trình vật lý 12 II Phương pháp nghiên cứu - Xác đinh đối tượng học sinh áp dụng đề tài học sinh không chuyên trường - Trình bày sở lý thuyết dạng chương - Phương pháp giải nhanh dạng - Các ví dụ minh hoạ cho dạng tập - Đưa tập áp dụng cho dạng để học sinh luyện tập - Kiểm tra tiếp thu học sinh đề ôn luyện - Đánh giá, điều chỉnh đưa phương pháp phù hợp cho đối tượng học sinh III Thực trạng kết vấn đề nghiên cứu Thực trạng - Các dạng tập chương “Hạt nhân ngun tử” ln nội dung có đề thi tuyển sinh - Các kiến thức tập chương khơng địi hỏi kiến thức khó học sinh, nhiên chủ quan nên học sinh thường học không kỹ phương pháp giải nhanh, nên em thường thời gian để làm thường điểm, nội dung ghi điểm học sinh thuộc nhóm khơng chun Kết - Với thực trạng làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến kết học tập học sinh Qua nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn học sinh trường tơi thấy có phân hoá rõ rệt đối tượng học sinh vào thời điểm khác nhau, nên ảnh hưởng đến kết kiểm tra em 3/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 - Từ thực tế cho thấy học sinh trường THPT Chúc Động đa phần gia đình làm nơng nghiệp nên điều kiện học hiểu biết hạn chế, em chưa thực có định hướng cao học tập, cơng việc sau này, dạy phần tơi gặp khó khăn Trong q trình giảng dạy không ngừng kể ứng dụng vào thực tế vật lý hạt nhân nhằm tạo hứng thú cho học sinh với việc nghiên cứu , tìm tịi thơng tin liên quan tự nâng cao kiến thức Ngồi ứng dụng thực tế vật lí hạt nhân cần lưu ý đến vấn đề bảo vệ môi trường , nâng cao ham học hỏi học sinh để em hiểu rõ tầm quan trọng mơn vật lý nói chung vật lý hạt nhân nói riêng thực tế Qua giảng dạy tơi thấy có tiến em học sinh, kết nâng cao, giảng dạy thường xuyên tiến hành kiểm tra, đánh giá nhằm giúp em nhớ kiến thức đồng thời vận dụng, ôn tập để thi đạt kết cao Trong q trình giảng dạy tơi thường xuyên liên hệ với gia đình học sinh để cung cấp thơng tin học tập học sinh, từ động viên để gia đình tạo điều kiện giúp đỡ cho em trình học tập 4/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 PHẦN II NỘI DUNG A Kiến thức I CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I.1 Cấu tạo hạt nhân Nuclôn -Hạt nhân cấu tạo từ nuclơn Có hai loại nuclơn +Prơton, kí hiệu p, khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang điện −27 tích nguyên tố dương +e, q p = e ; m p = 1,007276u = 1,672.10 kg + Nơtron kí hiệu n, khối lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện, q n = ; m n = 1,008665u = 1,674.10 −27 kg , Prơtơn hạt nhân ngun tử hiđrô, Số prôtôn hạt nhân số thứ tự Z nguyên tử bảng tuần hoàn; Z gọi nguyên tử số Tổng số nuclôn hạt nhân gọi số khối, kí hiệu A Như số nơtron hạt nhân là: N = A – Z Ví dụ: + Hạt nhân nguyên tố Iot - 131 53 + Hạt nhân nguyên tố Heli + Hạt nhân nguyên tố Natri - I có 53 proton, 78 nơtron He có proton nơtron 23 11 Na có 11 proton 12 nơtron + Kí hiệu hạt nhân: ZA X Nhiều khi, gọn, ta cần ghi số khối, kí hiệu hóa học xác định Z + Kích thước hạt nhân: coi hạt nhân cầu bán kính R R phụ thuộc vào số khối theo công thức gần đúng: R = 1,2.10-15A m Ví dụ: + Bán kính hạt nhân 11 H H: R = 1,2.10-15m + Bán kính hạt nhân 27 13 Al Al: R = 3,6.10-15m I.2 Đồng vị 5/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chứa số prôtôn Z (có vị trí bảng hệ thống tuần hồn), có số nơtron N khác Các đồng vị chia làm hai loại: đồng vị bền đồng vị phóng xạ Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 đồng vị bền; ngồi người ta cịn tìm thấy vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo Ví dụ - Nguyên tử H có đồng vị: + Hiđro thường - 11 H + Đơtêri - 12 H ( 12 D) + Triti - 13 H ( 21T ) Trong T D thành phần nước nặng nguyên liệu công nghệ nguyên tử - Nguyên tử Cacbon có đồng vị: C11 đến C14 Trong C12 có nhiều tự nhiên – chiếm 99% I.3 Đơn vị khối lượng nguyên tử Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường đo đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u Một đơn vị u có giá trị khối lượng đồng vị 12 cacbon 126 C 1u = 1,66055.10-27kg Khối lượng nuclơn xấp xỉ u Nói chung ngun tử có số khối A có khối lượng xấp xỉ A.u I.4 Khối lượng lượng - Theo Anh-xtanh, lượng E khối lượng m tương ứng vật luôn tồn đồng thời tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ c2 E = m.c2 c: vận tốc ánh sáng chân không (c = 3.108 m/s) 1uc2 = 931,5MeV 1u = 931,5MeV/c2 → MeV/c2 coi đơn vị khối lượng hạt nhân - Chú ý quan trọng: + Một vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với vận tốc v, khối lượng tăng lên thành 6/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 m= m0 1− v2 c2 Trong m0 : khối lượng nghỉ m khối lượng động + Năng lượng toàn phần: E = m.c − m0 v2 1− c Trong đó: E0 =m0,c2 gọi lượng nghỉ K = E – E = (m – m0).c2 động vật I.5 Lực hạt nhân - Lực tương tác nuclôn hạt nhân lực hút, gọi lực hạt nhân, có tác dụng liên kết nuclơn lại với - Lực hạt nhân lực tĩnh điện, khơng phụ thuộc vào điện tích nuclơn So với lực điện từ lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ lớn (cịn gọi lực tương tác mạnh) tác dụng hai nuclôn cách khoảng nhỏ kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m) I.6 Độ hụt khối lượng liên kết + Độ hụt khối hạt nhân hiệu số tổng khối lượng nuclôn cấu tạo nên hạt nhân khối lượng hạt nhân đó: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết hạt nhân lượng toả nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân lượng cần cung cấp để phá hạt nhân thành nuclôn riêng lẽ : Wlk = ∆m.c2 + Năng lượng liên kết tính cho nuclơn ( Wlk ) gọi lượng liên A kết riêng hạt nhân, đặc trưng cho bền vững hạt nhân II PHĨNG XẠ II.1.Hiện tượng phóng xạ Phóng xạ tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác 7/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Q trình phân rã phóng xạ ngun nhân bên gây hồn tồn khơng phụ thuộc vào tác động bên nhiệt độ, áp suất, … Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ hạt nhân mẹ hạt nhân phân rã hạt nhân II.2 Các tia phóng xạ : + Tia α : chùm hạt nhân hêli 42 He, gọi hạt α, phóng từ hạt nhân với tốc độ khoảng 2.107m/s Tia α làm ion hóa mạnh nguyên tử đường lượng nhanh Vì tia α tối đa 8cm không khí khơng xun qua tờ bìa dày 1mm + Tia β : hạt phóng xạ phóng với vận tốc lớn, đạt xấp xỉ vận tốc ánh sáng Tia β làm ion hóa mơi trường yếu so với tia α Vì tia β qng đường dài hơn, tới hàng trăm mét khơng khí xun qua nhơm dày cỡ vài mm Có hai loại tia β: - Loại phổ biến tia β- Đó electron (kí hiệu −01 e) - Loại tia β+ Đó pơzitron, hay electron dương (kí hiệu +01 e, có khối lượng electron mang điện tích ngun tố dương + Tia γ : sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10 -11m), hạt phơtơn có lượng cao Vì tia γ có khả xuyên thấu lớn nhiều so với tia α β Trong phân rã α β, hạt nhân trạng thái kích thích phóng xạ tia γ để trở trạng thái II.2 Định luật phóng xạ : Trong trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm mũ với số mũ âm Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: −t N(t) = No T = No e-λt N: số nguyên tử lại sau thời gian phóng xạ N0: Số hạt nhân ban đầu chất phóng xạ −t m(t) = mo T = mo e-λt m: Là khối lượng lại chất phóng xạ m0: Là khối lượng ban đầu chất phóng xạ, với m, m0 đơn vị 8/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Với λ = ln 0,693 = gọi số phóng xạ; T gọi chu kì bán rã T T II.3 Độ phóng xạ : Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, người ta dùng đại lượng gọi độ phóng xạ (hay hoạt độ phóng xạ), xác định số phân rã giây Đơn vị đo độ phóng xạ có tên gọi Becơren, kí hiệu Bq hay phân rã/s 1Ci = 3,7.1010 Bq H= λ.N + Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ thời điểm t tích số phóng xạ số lượng hạt nhân phóng xạ chứa lượng chất thời điểm t Độ phóng xạ ban đầu H = λ.N + Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo quy luật hàm số mũ, số hạt nhân (số nguyên tử) II.4 Đồng vị phóng xạ - Ngồi đồng vị phóng xạ có sẵn thiên nhiên, gọi đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ, gọi đồng vị phóng xạ nhân tạo Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β γ Các đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học có tính chất hóa học đồng vị bền nguyên tố - Ứng dụng: 60 + Đồng vị 27 Co phóng xạ tia γ dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẩn để bảo vệ nông sản, chữa ung thư + Các đồng vị phóng xạ A+Z1 X gọi nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát tồn tại, phân bố, vận chuyển nguyên tố X Phương pháp nguyên tử đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng sinh học, hóa học, y học, + Đồng vị cacbon 146 C phóng xạ tia β- có chu kỳ bán rã 5730 năm dùng để định tuổi vật cổ III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN III.1 Phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân 9/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Phản ứng hạt nhân thường chia thành hai loại: +Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt khác + Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B → C + D Trong trường hợp phóng xạ: A → B + C III.2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân a Định luật l bảo toàn số nuclon (số khối A): Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclon hạt tương tác tổng số nuclon hạt sản phẩm Ta có : AA + AB = AC + AD b Định luật bảo tồn điện tích: Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm Ta có : ZA +ZB = ZC + ZD c Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm động lượng nghỉ) Tổng lượng toàn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm EA+WA=EB + WB + EC +WC ⇒ EA- EB - EC = WB +WC -WA= ∆E WA=0 ⇒ Trong ®ã: WB +WC = ∆E (4) E =m c2 lượng nghỉ W= m.v2 động hạt d Định luật bảo toàn động lượng PA = PB + PC Hạt nhân A đứng yên phóng xạ : PA = PB + PC =0 => PB =- PC  Hạt B C chuyển động ngược chiều  PB=PC ⇔ mC.vC= mB.vB ⇔ m B vC = (1) mC v B 10/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 235 Câu Cho biết 238 92 Uvà 92 U chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 4,5.109 năm T2 = 7,13.108 năm Hiện quặng urani thiên nhiên có 235 lẫn 238 92 U 92 U theo tỉ lệ 160 : Giả thiết thời điểm ban đầu tạo thành Trái Đất tỉ lệ 1:1 Tuổi hình thành Trái Đất ? A 4,91.109 năm B 5,48.109 năm C 6,2.109 năm D 7,14.109 năm Câu 9: Một khối chất phóng xạ Trong t1 phát n1tia phóng xa, =2t1 phát n2 tia phóng xạ Biết n2=9n1/64 Chu kỳ bán rã chất phóng xạ ? A t1/3 B t2/3 C 3t1 D 3t2 Câu 10: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T thời điểm ban đầu có 48No hạt nhân Hỏi sau khoảng thời gian 3T, số hạt nhân lại bao nhiêu? A 4N0 B 6N0 C 8N0 D 16N0 Câu11:.Ban đầu có N0 hạt nhân mẫu chất phóng xạ nguyên chất có chu kì bán rã T Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã mẫu chất phóng xạ A N0 B N0 C N0 D N0 Câu 12: Gọi τ khoảng thời gian để số hạt nhân đồng vị phóng xạ giảm bốn lần Sau thời gian 2τ số hạt nhân lại đồng vị phần trăm số hạt nhân ban đầu? A 25,25% B 93,75% C 6,25% D 13,5% Câu 13: Ban đầu có 20 gam chất phóng xạ X có chu kì bán rã T Khối lượng chất X lại sau khoảng thời gian 3T, kể từ thời điểm ban đầu A 3,2 gam B 2,5 gam C 4,5 gam D 1,5 gam Câu 14: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Sau thời gian 11,4 ngày độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) lượng chất phóng xạ cịn lại phần trăm so với độ phóng xạ lượng chất phóng xạ ban đầu? A 25% B 75% C 12,5% 36/48 D 87,5% Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Câu 15 :Hạt nhân A1 Z1 X phóng xạ biến thành hạt nhân A2 Z2 Y bền Coi khối lượng hạt nhân X, Y số khối chúng tính theo đơn vị u Biết chất phóng xạ A1 Z1 X có chu kì bán rã T Ban đầu có khối lượng chất A1 Z1 X, sau chu kì bán rã tỉ số khối lượng chất Y khối lượng chất X A A1 A2 B A2 A1 A2 C A D A1 A2 Dạng 4: Các dạng tập liên quan đến phản ứng hạt nhân Loại Xác định lượng phản ứng hạt nhân - Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D - Khi : + M0 = mA + mB tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng + M = mC + mD tổng khối lượng nghỉ hạt nhân sau phản ứng - Ta có lượng phản ứng xác định : Q = ( M0 – M ).c2 = Δm.c2 + Q > : phản ứng toả lượng + Q< : phản ứng thu lượng Với tốn tìm lượng m (g) chất A tham gia phản ứng hạt nhân Ta có tổng lượng phản ứng : E = Q.N = Q m.N A A Bài Thực phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + D → He + MeV 20 10 Ne Biết mNa = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản ứng toả hay thu lượng J ? A.Thu 2,2375 MeV C.Thu 2,3275 MeV B Toả 2,3275 MeV D Toả 2,2375 MeV Giải - Ta có lượng phản ứng hạt nhân : 37/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Q = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = + 2,3275 MeV Dấu “ + ” chứng tỏ phản ứng toả lượng ⇒ Chọn đáp ánB Bài 2: Trong phản ứng phân hạch hạt nhânUrani 235 92 U lượng trung bình toả phân chia hạt nhân 200 MeV Tính lượng toả trình phân chia hạt nhân kg Urani lò phản ứng A 8,2.1012 J B 8,2.1013 J C 7,6.1012 J D 7,6.1013 J Giải: - Số hạt nhân Urani có 1kg Urani: N= m.N A A = 10 6,023.10 23 235 = 2,563.1024 hạt - Năng lượng toả 1kg Urani: E0 = N ΔE = 2,563.1024.200 = 5,126.1026 MeV = 8,2.1013J ⇒ Chọn đáp án B Bài 3: cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D → 42 He + X +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV D.2,012.1024MeV Giải: - Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N= m.N A A = 2.6,023.10 23 = 3,01.1023 MeV - Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A Bài Cho phản ứng hạt nhân: n +36 Li → T +α+4,8MeV Tính khối lượng hạt nhân Li Tính lượng tỏa phân tích hồn tồn 1gLi 38/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Biết mn = 1,0087u; mT = 3,016u; m α = 4,0015u; 1uc2 = 931,5MeV Bỏ qua động ban đầu hạt HD Từ n +36 Li → T +α+4,8MeV ⇒ Q = 4,8MeV Còn có Q = (m − m)c ⇒ m0 = Q Q + m ⇔ m Li = + m − m n = 4,8 + 4,0015 + 3,016 − 1,0087 = 6,014u 931,5 c c Loại Động vận tốc hạt phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D a) Khi biết khối lượng đầy đủ chất tham gia phản ứng Ta áp dụng định luật bảo toàn lượng : M0c2+ WA +WB = Mc2 + WC +WD ⇔ Q + WA +WB = WC +WD Chú ý : dấu Q toả lượng hay thu lượng để khỏi bị nhầm lúc làm tốn Khi biết khối lượng khơng đầy đủ vài điều kiện động vận tốc hạt nhân Ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng : → → → → p A + p B = pC + p D Chú ý  → :  p    = ( mv ) = 2m.W Bài 1.hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây phản ứng : α + 27 13 Al → 30 15 P+ n phản ứng thu lượng Q= 2,7 MeV Biết hai hạt sinh có vận tốc, tính động hạt α ( coi khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 1,3 MeV B 13 MeV 39/48 C 3,1 MeV D 31 MeV Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Giải - Ta có Kp Kn = mP mn =30 ⇒ Kp = 30 Kn Mà Q = Kα─ Kp ─ Kn = Kα ─ 31 K n (1) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m α vα = ( mp + mn)v ⇒ mα Kα = 2( mp + mn)( Kp +Kn) ⇔ Kα = 31( Kp + Kn)= 961 Kn ⇒ Kn= Thay vào (1) ta có Q = 27 K α ⇒ Kα 31 = 4Kα 961 31Q 31 = 2,7 = 3,1MeV 27 27 ⇒ Chọn đáp án C Bài 2: Người ta dùng hạt prơtơn có động Wp= 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu hạt α có động cho m p = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c tính động vận tốc mổi hạt α tạo thành? A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,55 MeV ; 2,2.107 m/s C 10,55 MeV ; 3,2.107 m/s D 9,755.107 ; 2,2.107 m/s Giải Năng lượng phản ứng hạt nhân : 17,4097 MeV Áp dụng định luật bảo toàn lượng Q +Wp Q = ( M – M ).c2 = 0,0187uc2 = ta có Q +W p= 2W α ⇒ W = 10,05MeV Vận tốc mổi hạt α là: v = c 2Wα 931.4,0015 =2,2.107m/s ⇒ Chọn đáp án B 40/48 α = Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Bài 3: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: 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 A.0,12 MeV & 0,18 MeV B.0,1 MeV & 0,2 MeV C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV Giải - Ta có lượng phản ứng : Q = ( mn+ mLi─ m x ─ m He).c2 = - 0,8 MeV phản ứng thu lượng - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: → → → 2 pn = p He + p X ⇔ Pn = PHe + PX ⇒ 2mnWn= 2mHe W He + 2mx Wx (1) - Áp dụng định luật bảo toàn lượng :Q =Wx +W He ─Wn = -0,8 (2) 4W H e + 3W X = 1,1 Từ (1),(2) ta có hệ phương trình: W  He + W X = 0,3 W He = 0,2 ⇔ MeV W X = 0,1 ⇒ Chọn đáp án B III.BÀI TẬP ÁP DỤNG Câu Dùng hạt prôton có động làWp = 5,58MeV bắn vào hạt nhân 23 11 Na đứng yên ta thu hạt α hạt nhân Ne cho khồng có xạ γ kèm theo phản ứng động hạt α W α = 6,6 MeV hạt Ne 2,64MeV Tính lượng toả phản ứng góc vectơ vận tốc hạt α hạt nhân Ne ?(xem khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 3,36 MeV; 1700C 3,36 MeV; 300 B 6,36 MeV; 1700 D 6,36 MeV; 300 41/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 Câu 2.Dùng hạt prơton có động làWp = 3,6MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên ta thu được2 hạt X giống hệt có động tính động mổi hạt nhân X? Cho cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m X = 4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 A.8,5MeV B.9,5MeV C.10,5MeV D.7,5MeV Câu Đồng vị 234 92 U phóng xạ α biến thành hạt nhân Th khơng kèm theo xạ γ tính lượng phản ứng tìm động , vận tốc Th? cho m α = 4,0015u; mU =233,9904u ; mTh=229,9737u; 1u = 931MeV/c2 A thu 14,15MeV; 0,242MeV; 4,5.105 m/s B toả 14,15MeV; 0,242 MeV; 4,5.105 m/s C toả 14,15MeV; 0,422MeV; 5,4.105 m/s D thu 14,15MeV; 0,422MeV; 5,4.105 m/s Câu Hạt α có động W α = 4MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên gây phản ứng : α+ 14 N ─> 11 H + X Tìm lượng phản ứng hạt nhân vận tốc hạt nhân X Biết hai hạt sinh có động Cho m α = 4,002603u ; mN = 14,003074u; mH = 1,0078252u; mX = 16,999133u;1u = 931,5 MeV/c2 A toả 11,93MeV; 0,399.107 m/s C toả 1,193MeV; 0,339.107 m/s B thu 11,93MeV; 0,399.107 m/s D thu 1,193MeV; 0,399.107 m/s Câu 226 88 Ra hạt nhân phóng xạ sau thời gian phân rã thành hạt nhân tia α Biết mRa = 225,977 u; mcon = 221,970 u ; m α = 4,0015 u; 1u = 931,5 MeV/c2 Tính động hạt α hạt nhân phóng xạ Radi A 5,00372MeV; 0,90062MeV B 0,90062MeV; 5,00372MeV C 5,02938MeV; 0,09062MeV D 0,09062MeV; 5,02938MeV 42/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Câu 6.Chọn câu trả lời Prôtôn bắn vào nhân bia đứng yên Liti ( Li ) Phản ứng tạo hai hạt X giống hệt bay Hạt X : A Đơtêri B Prôtôn C Nơtron Câu 7.Chọn câu trả lời Hạt nhân cuối cho đồng vị bền chì 206 82 Pb 238 92 U D Hạt α sau phát xạ α β Số hạt α β phát là: A hạt α 10 hạt β+ B hạt α hạt β- C.4 hạt α hạt β+ D.8 hạt α hạt β- AY Câu 8.Chọn câu Xét phóng xạ : Z A → α+Z X X X A Zx = Z – Ax= A – B Zx = Z Ax = A C Zx = Z – Ax= A– D.Zx = Z +1 Ax= A Trong Zx Ax Câu Khi hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β- hạt nhân nguyên tử biến đổi nào? A Số khối giảm 4, số prôtôn giảm B Số khối giảm 4, số prôtôn tăng C Số khối giảm 4, số prôtôn giảm D Số khối giảm 2, số prôtôn giảm Câu 10.Dưới tác dụng xạ γ, hạt nhân He Be tách thành hai hạt nhân Biết mBe= 9,0112 u ; mHe= 4,0015 u ; mn= 1,0087 u Để phản ứng xảy xạ γ phải có tần số tối thiểu ? A 2,68.1020Hz B 1,58.1020Hz C 4,02.1020Hz D 1,13.1020Hz Câu 11 Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β– hạt nhân 232 90 Th biến đổi thành hạt nhân 208 82 Pb ? A lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– B lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– C lần phóng xạ ; lần phóng xạ β– D lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– 43/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Câu 12: Một chất phóng xạ 210 84 Po phát tiaα biến đổi thành 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb=205,9744u, mPo=209,9828u, mα=4,0026u Năng lượng tỏa 10g Po phân rã hết : A 2,2.1010J B 2,5.1010J C 2,7.1010J D 2,8.1010J Câu 13 Cho phản ứng hạt nhân 1327 Al + α →1530 P + n Biết khối lượng mAl = 26,97u ; m α = 4,0015u ; mn = 1,0087u ; mp = 1,0073u ; mP = 29,97u 1uc2 = 931,5 MeV Bỏ qua động hạt tạo thành Năng lượng tối thiểu để phản ứng xảy A.5,804 MeV B 4,485 Mev C 6,707 MeV D 4,686 MeV 27 30 Câu 14 Cho phản ứng hạt nhân α + 13Al → 15P + n , khối lượng hạt nhân mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu? A Toả 4,275152MeV B Thu vào 2,67197MeV C Toả 4,275152.10-13J D Thu vào 2,67197.10-13J Câu 15: Hạt prơtơn có động 5,48 MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng hạt nhân,sau phản ứng thu hạt nhân Li hạt X.Biết hạt X bay với động MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt prôtôn tới (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Vận tốc hạt nhân Li là: A 0,824.106 (m/s) B 1,07.106 (m/s) C 10,7.106(m/s) D 8,24.106 (m/s) C.KẾT QUẢ SÁNG KIẾN Tôi áp dụng phương pháp giải nhanh dạng toán chương hạt nhân nguyên tử với đối tượng học sinh lớp tơi giảng dạy, em đạt điểm tốt với tỉ lệ tương đối cao từ kết cho thấy việc học để thi theo hình thức trắc nghiệm địi hỏi em khơng nắm kiến thức 44/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 mà cịn phải biết cách làm nhanh để tiết kiệm thời gian, quan trọng phải hiểu vấn đề Dưới kiểm tra thống kê tỉ lệ học sinh đạt điểm sau áp dụng phương pháp giải tập chương ‘HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ’ thu kết sau : Điểm giỏi Lớp Sĩ Số Điểm Khá Điểm Trung Bình Điểm yếu, Số lượng % Số lượng % Số lượng % Số lượng % 12A1 45 30 66,7 13 28,9 02 4,4 0 12A7 40 25 62,5 12 30 03 7,5 0 12A13 39 25 64,1 12 30,8 02 5,1 0 Nguyên nhân đạt kết là: -Trong trình giảng dạy tơi ln cố gắng tìm phương pháp phù hợp với hình thức kiểm tra giúp học sinh thích thú, tự ý thức học tập mơn, - Hình thức thi trắc nghiệm khơng thiết học sinh phải thuộc câu chữ cần nắm ,hiểu vấn đề - Cho trả “nhóm hai em hợp tác” giúp em có hội trao đổi kiến thức phát mặt mạnh mặt yếu hỗ trợ nhau, cách có hiệu giúp em khắc sâu kiến thức hơn; thích thú hơn, khơng chán, khơng cảm thấy nặng nề có thi đua nhóm - Khi học sinh tự hợp tác vẽ sơ đồ tư em giúp nắm hết kiến thức chương - Khi dạy học sinh tìm hiểu tình hình học tập, lực học học sinh quan trọng hồn cảnh,mơi trường học tập em để đưa phương pháp giảng dạy cho học sinh 45/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 46/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 PHẦN III KẾT LUẬN Qua thời gian giảng dạy thấy với việc chuẩn bị nội dung, hình thức trả phù hợp phân loại tập giúp học sinh có nhìn đắn hứng thú hoc phần vật lý hạt nhân, đặc biệtcác em không túng túng bỡ ngỡ gặp câu trắc nghiệm lý thuyết cách giải nhanh phần, phần tơi trình bày cách làm đưa tập tự luận tập trắc nghiệm để học sinh luyện tập, nhằm khắc sâu kiến thức rèn luyện kĩ giải nhanh Do thời gian ngắn nên đề tài trình bày chương HẠT NHÂN NGUN TỬ chương trình Vật Lí 12 câu hỏi trả cách phân dạng chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, góp ý quý đồng nghiệp để thời gian tới xây dựng tập tài liệu đầy đủ chương hồn hảo Xin chân thành cảm ơn Tơi xin cam đoan sáng kiến tự viết không chép 47/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Sách giáo khoa vật lí 12, NXB Giáo dục năm 2008 Phương pháp giải nhanh tập vật lí 12 trắc nghiêm tự luận, Ngô Văn Thành, NXB Đại học sư phạm Hà Nội Phương pháp giải dạng tốn vật lí 12, PGS Vũ Thanh Khiết, NXB Giáo dục 48/48 Së GIáO DụC Và ĐàO TạO Hà NộI Sáng kiến kinh nghiÖm PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG "HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ" CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 Họ tên : Đơn vị : TRƯỜNG THPT CHÚC ĐỘNG Chức vụ : GIÁO VIÊN Lĩnh vực/ mơn : NGUYỄN NGỌC HÀ VẬT LÍ Năm học 2014 - 2015 Sở GIáO DụC Và ĐàO TạO Hà NộI Mó SKKN Sáng kiến kinh nghiệm PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG "HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ" CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 Lĩnh vực/mơn: VẬT LÍ Cấp học: TRUNG HC PH THễNG Năm học 2014 - 2015 .. .Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 PHẦN I MỞ ĐẦU Tên đề tài: “ Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương ? ?Hạt. .. 2/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 Chính lí tơi định chọn đề tài ? ?Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương ? ?Hạt. .. giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân nguyên tử" - Chương trình Vật lí 12 46/48 Phân loại hướng dẫn học sinh giải nhanh dạng tập chương "Hạt nhân ngun tử" - Chương trình Vật lí 12 PHẦN III KẾT