Chuyên đề ôn thi ĐHCĐ,TNQG, Chuong7: Vật Lý hạt nhân

Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân TÀI LIỆU ÔN THI ĐH & CĐ PHẦN 7: VẬT LÝ HẠT NHÂN - Hạt nhân Hêli có nuclơn: prôtôn nơtrôn+ + + Nguyên tử Hidrô, Hạt nhân có nuclơn prơtơn Pα vP Be 1 PP p + Be→ He+ Li 4 PLi Bí thành cơng – có – khả tự đặt vào địa vị người khác xem xét vật vừa theo quan điểm họ vừa theo quan điểm Henry Ford BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân CHUYÊN ĐỀ: VẬT LÝ HẠT NHÂN BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân VẤN ĐỀ 1: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt sơ cấp gọi nuclôn gồm: Hạt sơ cấp (nuclon) Prôtôn: Ki hiệu Khối lượng theo kg p =11H mp = 1,67262.10 −27 kg Nơtrôn: n = 01n mn = 1,67493.10 −27 kg Khối lượng theo u 1u =1,66055.10 -27 kg mp =1,00728u Điện tích +e mn =1,00866u - khơng mang điện tích Hạt nhân Hêli có nuclơn: prôtôn nơtrôn+ + + Nguyên tử Hidrô, Hạt nhân A *Kí hiệu hạt nhân: Z X có nuclôn prôtôn - A = số nuctrôn : số khối - Z = số prơtơn = điện tích hạt nhân (nguyên tử số) - N = A − Z : số nơtrơn *Bán kính hạt nhân ngun tử: R = 1, 10−15 A3 (m) Ví dụ: + Bán kính hạt nhân 11 H H: R = 1,2.10-15m + Bán kính hạt nhân 1327 Al Al: R = 3,6.10-15m 2.Đồng vị : nguyên tử có số prôtôn ( Z ), khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclơn (A) Ví dụ: Hidrơ có ba đồng vị: 11H ; 12 H ( 12 D) ; 13H ( 31T ) + Đồng vị bền : thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị + Đồng vị phóng xạ ( khơng bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo 3.Đơn vị khối lượng nguyên tử - u : có giá trị 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 126C 12 12 −27 - 1u = 12 N g = 12 6, 0221.1023 g ≈ 1, 66055 10 kg = 931,5 MeV / c ; 1MeV = 1,6 10−13 J A Khối lượng lượng: Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 => m = E c2 => khối lượng đo đơn vị lượng chia cho c2: eV/c2 hay MeV/c2 -Theo Anhxtanh, vật có khối lượng m trạng thái nghỉ chuyển động m0 với tốc độ v, khối lượng tăng lên thành m với: m = 1− v2 c2 m0 gọi khối lượng nghỉ m gọi khối lượng động BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân Một số hạt thường gặp: Tên gọi prôtôn đơteri Kí hiệu p D triti T anpha bêta trừ α β- bêta cộng β+ nơtron n nơtrinô ν Công thức 1 H hay p 2 H hay D Ghi hiđrô nhẹ hiđrô nặng hiđrô siêu 3 H T hay nặng 1 Hạt Nhân He Hêli electron −1 e Pôzitôn (phản e electron) +1 không mang n điện không mang điện, m0 = 0, v ≈c Tính số hạt nhân nguyên tử số nơtron, prơtơn có m lượng chất hạt nhân Cho khối lượng m số mol hạt nhân ZA X Tìm số hạt p , n có mẫu hạt nhân * Nếu có khối lượng m suy số hạt hạt nhân X : m N N= m N A A (hạt) V * Số mol : n = A = N = 22,4 A Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol * Nếu có số mol suy số hạt hạt nhân X : N = n.NA (hạt) +Khi đó: hạt hạt nhân X có Z hạt proton (A – Z ) hạt hạt notron =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton (A-Z) N hạt notron Cho tổng số hạt hiệu số hạt mang điện nguyên tử ( Hạt mang điện gồm Prôtôn Electrôn) Gọi tổng số hạt mang điện S, hiệu a, ta dễ dàng có cơng thức sau: Z = (S + a) : Căn vào Z ta xác định nguyên tử thuộc nguyên tố hóa học II ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN Lực hạt nhân - Lực hạt nhân lực tương tác nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10−15 m BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân - Lực hạt nhân không chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; lực tương tác mạnh Độ hụt khối ∆m hạt nhân ZA X Khối lượng hạt nhân mhn nhỏ tổng khối lượng nuclơn tạo thành hạt nhân lượng ∆m : Khối lượng hạt Khối lượng Z Khối lượng N Độ hụt khối ∆m nhân Prôtôn Nơtrôn mhn (mX) Zmp (A – Z)mn ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn Năng lượng liên kết Wlk hạt nhân ZA X - Năng liên kết lượng tỏa tạo thành hạt nhân (hay lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng biệt) Công thức : Wlk = ∆m.c Hay : Wlk =  Z m p + N mn − mhn  c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết tính nuclơn ε = Wlk A - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững - Ví dụ: 56 28 Fe có lượng liên kết riêng lớn ε = Wlk =8,8 (MeV/nuclôn) A Khẩu hiệu dẫn đến thành công :” áp dụng – thích nghi – Cải tiến” TRẮC NGHIỆM Câu Phát biểu sau đúng? BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân A Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z nơtron A prôton B Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z prôton A nơtron C Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z prôton (A – Z) nơtron D Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z nơtron (A + Z) prơton Câu Hạt nhân 2760 Co có cấu tạo gồm: A 33 prôton 27 nơtron B 27 prôton 60 nơtron C 27 prôton 33 nơtron D 33 prôton 27 nơtron Câu 3: Xác định số hạt proton notron hạt nhân 147 N A 07 proton 14 notron B 07 proton 07 notron C 14 proton 07 notron D 21 proton 07 notron Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ 235 92 U có: A 92 electron tổng số proton electron 235 B 92 proton tổng số proton electron 235 C 92 proton tổng số proton nơtron 235 D 92 proton tổng số nơtron 235 Câu 5: Nhân Uranium có 92 proton 143 notron kí hiệu nhân A 327 B 235 C 23592U D 143 92 U 92 U 92 U Câu 6: Tìm phát biểu sai hạt nhân nguyên tử Al A Số prơtơn 13 B Hạt nhân Al có 13 nuclôn C Số nuclôn 27 D Số nơtrôn 14 Câu 7: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) đơn vị khối lượng nguyên tử u A mP > u > mn B mn < mP < u C mn > mP > u D mn = mP > u Câu Cho hạt nhân 115 X Hãy tìm phát biểu sai A Hạt nhân có nơtrơn B Hạt nhân có 11 nuclơn C Điện tích hạt nhân 6e D Khối lượng hạt nhân xấp xỉ 11u Câu 9(ĐH–2007): Phát biểu sai? A Các đồng vị phóng xạ khơng bền B Các ngun tử mà hạt nhân có số prơtơn có số nơtrơn (nơtron) khác gọi đồng vị C Các đồng vị ngun tố có số nơtrơn khác nên tính chất hóa học khác D Các đồng vị ngun tố có vị trí bảng hệ thống tuần hoàn Câu 10.(ĐH–CĐ-2010 ) So với hạt nhân 1429 Si , hạt nhân 2040Ca có nhiều A 11 nơtrôn prôtôn B nơtrôn prôtôn C nơtrôn prôtôn D nơtrôn 12 prôtôn 35 Câu 11: (CĐ-2011) Hạt nhân 17 Cl có: A 35 nơtron B 35 nuclơn C 17 nơtron D 18 proton 60 Câu 12: Hạt nhân 27 Co có khối lượng 59,919u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân 2760 Co A 0,565u B 0,536u C 3,154u D 3,637u BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân Câu 13: Đồng vị phóng xạ cơban 60 27 Co phát tia β tia γ Biết mCo = 55,940u;mn = 1,008665u; mp = 1,007276u Năng lượng liên kết hạt nhân côban bao nhiêu? A ∆E = 6,766.10−10 J B ∆E = 3,766.10−10 J C ∆E = 5,766.10−10 J D ∆E = 7,766.10−10 J Câu 14: Biết khối lượng hạt nhân U238 238,00028u, khối lượng prôtôn nơtron mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c Năng lượng liên kết Urani 238 92 U bao nhiêu? A 1400,47 MeV B 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D 1874 MeV Câu 15: Biết khối lượng prôtôn m p=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng hạt nhân đơteri mD=2,0136u 1u=931MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân nguyên tử đơteri 12 D A 1,12MeV B 2,24MeV C 3,36MeV D 1,24MeV 10 Câu 16: Khối lượng hạt nhân Belà 10,0113u; khối lượng prôtôn m p = 1,0072u, nơtron m n = 1,0086; 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân bao nhiêu? A 6,43 MeV B 6,43 MeV C 0,643 MeV D Một giá trị khác 20 Câu 17: Hạt nhân 10 Ne có khối lượng mNe = 19,986950u Cho biết mp = 1,00726u;mn = 1,008665u; 1u = 931,5MeV / c2 Năng lượng liên kết riêng 20 10 Ne có giá trị bao nhiêu? A 5,66625eV B 6,626245MeV C 7,66225Ev D 8,02487MeV 37 Cl Câu 18: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân 17 Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 1,00867u; m Cl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV C 8,57MeV D 9,38MeV Câu 19 Hạt nhân hêli ( He) có lượng liên kết 28,4MeV; hạt nhân liti ( 73 Li) có lượng liên kết 39,2MeV; hạt nhân đơtêri ( 21 D) có lượng liên kết 2,24MeV Hãy theo thứ tự tăng dần tính bền vững chúng: A liti, hêli, đơtêri B đơtêri, hêli, liti C hêli, liti, đơtêri D đơtêri, liti, hêli Câu 20 Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclôn kết hợp với tạo thành hạt α, lượng tỏa tạo thành 1mol khí Hêli A 2,7.1012J B 3,5 1012J C 2,7.1010J D 3,5 1010J Câu 21 Biết NA = 6,02.1023 mol-1 Trong 59,50g 238 92 U có số nơtron xấp xỉ A 2,38.1023 B 2,20.1025 C 1,19.1025 D 9,21.1024 Câu 22 Tổng số hạt nguyên tử X 82, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22 Vậy X A Sắt (Fe) B Đồng (Cu) C Nhôm (Al) D Canxi (Ca) Câu 23 Tổng số hạt nguyên tử Y 52, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 16 Y A Sắt (Fe) B Clo (Cl) C Cacbon (C) D Ôxy (O) Câu 24 Tổng số hạt nguyên tử Y 18, tổng số hạt mang điện BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân nhiều số hạt không mang điện Y A Sắt (Fe) B Clo (Cl) C Cacbon (C) D Ôxy (O) Câu 25 Phát biểu sau sai nói hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân có ngun tử số Z chứa Z prơtơn B Số nuclôn số khối A hạt nhân C Số nơtrôn N hiệu số khối A số prơtơn Z D Hạt nhân trung hòa điện Câu 26.Hạt nhân nguyên tử cấu tạo : A prôtôn, nơtron êlectron B nơtron êlectron C prôtôn, nơtron D prôtôn êlectron 210 Câu 27 Hạt nhân pơlơni 84 Po có: A 84 prơton 210 nơtron B 84 prôton 126 nơtron C 84 nơtron 210 prôton D 84 nuclon 210 nơtron 23 Câu 28 Nguyên tử 11 Na gồm A 11 prôtôn 23 nơ trôn B 12 prôtôn 11 nơ trôn C 12 nơ trôn 23 nuclôn D 11 nuclôn 12 nơ trôn Câu 29 Đơn vị khối lượng nguyên tử ( u ) có giá trị sau đây? A u = 1,66 10-24 kg B u = 1,66 10-27 kg C u = 1,6 10-21 kg D u = 9,1.10-31 kg Câu 30 Các đồng vị Hidro A Triti, đơtêri hidro thường B Heli, tri ti đơtêri C Hidro thường, heli liti D heli, triti liti Câu 31 Lực hạt nhân A lực tĩnh điện B lực liên kết nơtron C lực liên kết prôtôn D lực liên kết nuclôn Câu 32 Bản chất lực tương tác nuclôn hạt nhân ? A lực tĩnh điện B Lực hấp dẫn C Lực điện từ D Lực lương tác mạnh Câu 33 Độ hụt khối hạt nhân ( đặt N = A - Z) : A = Nmn - Zmp B = m - Nmp - Zmp C = (Nmn + Zmp ) - m D = Zmp - Nmn Câu 34 Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân: A có khối lượng B số Z, khác số A C số Z, số A D số A Câu 35 Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ A prôtôn B nơtron C nuclôn D êlectrôn Câu 36 Các hạt nhân đồng vị có A số prơtơn khác số nơtron B số nơtron khác số prôtôn C số prôtôn số khối D số khối khác số nơtron Câu 37 So với hạt nhân 1429 Si , hạt nhân 2040Ca có nhiều BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân A 11 nơtrôn prôtôn B nơtrôn prôtôn C nơtrôn prôtôn D nơtrôn 12 prôtôn 23 Câu 38 Biết NA = 6,02.10 mol-1 Trong 59,50 g 238 92 U có số nơtron xấp xỉ A 2,38.1023 B 2,20.1025 C 1,19.1025 D 9,21.10 23 Câu 39 số Avôgađrô NA = 6,02.10 hạt/mol khối lượng hạt nhân số khối Số prơtơn (prơton) có 0,27 gam Al1327 A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.10 D 7,826.1022 Câu 40 Khối lượng hạt nhân 105 X 10,0113u; khối lượng proton m p = 1,0072u, nơtron mn = 1,0086u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân (cho u = 931MeV/c2) A.6,43 MeV B 64,3 MeV C.0,643 MeV D 6,30MeV 2 Câu 41 Tính lượng toả phản ứng hạt nhân D + D → 23 He + n, biết lượng liên kết hạt nhân 21 D , 23 He tương ứng 2,18MeV 7,62MeV A 3,26MeV B 0,25MeV C 0,32MeV D 1,55MeV Câu 42 Tìm lượng toả hạt nhân urani U234 phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori Th230 Cho lượng liên kết riêng : Của hạt α 7,10MeV; 234 U 7,63MeV; 230Th 7,70MeV A 12MeV B 13MeV C 14MeV D 15MeV 16 Câu 43 Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 168 O xấp xỉ A 14,25 MeV B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV Câu 44 Cho lượng liên kết hạt nhân He 28,3MeV Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 14,15 MeV/nuclon B 14,15 eV/nuclon C 7,075 MeV/nuclon D 4,72 MeV/nuclon 60 Co có khối lượng 55,940 u Biết khối lượng prôtôn Câu 45 Hạt nhân 27 1,0073 u khối lượng nơtron 1,0087 u Năng lượng liên kết riêng hạt 60 Co nhân 27 A 70,5 MeV B 70,4MeV C 48,9 MeV D 54,4 MeV Câu 46.Phát biểu sau sai nói hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân có ngun tử số Z chứa Z prơtơn B Số nuclôn số khối A hạt nhân C Số nơtrôn N hiệu số khối A số prơtơn Z D Hạt nhân trung hòa điện Câu 47.Hạt nhân nguyên tử cấu tạo : A prôtôn, nơtron êlectron B nơtron êlectron C prôtôn, nơtron D prôtôn êlectron 210 Câu 48 Hạt nhân pơlơni 84 Po có: A 84 prơton 210 nơtron B 84 prôton 126 nơtron C 84 nơtron 210 prôton D 84 nuclon 210 nơtron 23 Câu 49 Nguyên tử 11 Na gồm BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân A 11 prôtôn 23 nơ trôn B 12 prôtôn 11 nơ trôn C 12 nơ trôn 23 nuclôn D 11 nuclôn 12 nơ trôn Câu 50 Đơn vị khối lượng nguyên tử ( u ) có giá trị sau đây? A u = 1,66 10-24 kg B u = 1,66 10-27 kg C u = 1,6 10-21 kg D u = 9,1.10-31 kg Câu 51 Các đồng vị Hidro A Triti, đơtêri hidro thường B Heli, tri ti đơtêri C Hidro thường, heli liti D heli, triti liti Câu 52 Lực hạt nhân A lực tĩnh điện B lực liên kết nơtron C lực liên kết prôtôn D lực liên kết nuclôn Câu 53 Bản chất lực tương tác nuclôn hạt nhân ? A lực tĩnh điện B Lực hấp dẫn C Lực điện từ D Lực lương tác mạnh Câu 54 Độ hụt khối hạt nhân ( đặt N = A - Z) : A = Nmn - Zmp B = m - Nmp - Zmp C = (Nmn + Zmp ) - m D = Zmp - Nmn Câu 55 Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân: A có khối lượng B số Z, khác số A C số Z, số A D số A Câu 56 Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ A prôtôn B nơtron C nuclôn D êlectrơn Câu 57 Các hạt nhân đồng vị có A số prôtôn khác số nơtron B số nơtron khác số prôtôn C số prôtôn số khối D số khối khác số nơtron Câu 58 Khối lượng hạt nhân 105 X 10,0113u; khối lượng proton m p = 1,0072u, nơtron mn = 1,0086u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân (cho u = 931MeV/c2) A.6,43 MeV B 64,3 MeV C.0,643 MeV D 6,30MeV Câu 59 Tìm lượng toả hạt nhân urani U234 phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori Th230 Cho lượng liên kết riêng : Của hạt α 7,10MeV; 234 U 7,63MeV; 230Th 7,70MeV A 12MeV B 13MeV C 14MeV D 15MeV 16 Câu 60 Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 168 O xấp xỉ A 14,25 MeV B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV Những ý tưởng cao đẹp vốn liếng sinh lợi tay người tài D Rivarol 10 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân với Kα = 10,04985MeV = 10,04985.1,6.10-13 = 1,607976.10-12 J ; mα = 4,0015u = 4,0015.1,66055.10-27kg Vậy vận tốc hạt α tạo thành: vα = 2,199.107m/s ≈ 2,2.107m/s Giải 2: Năng lượng phản ứng hạt nhân : Q = ( M0 – M ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có Q +Wp= 2W α ⇒ W α = Q +Wp = 10,05MeV Vận tốc mổi hạt α là: v = c 2Wα 931.4,0015 =2,2.107m/s ⇒ Chọn B Câu 39: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: n + Li → X+ 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 (đây phản ứng thu lượng ) → → → + PX2 - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pn = p He + p X ⇔ Pn2 = PHe ⇒ 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 B Câu 40 Cho phản ứng hạt nhân 23090 Th → 22688 Ra + 42 He + 4,91 MeV Tính động hạt nhân Ra Biết hạt nhân Th đứng yên Lấy khối lượng gần hạt nhân tính đơn vị u có giá trị số khối chúng → → Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: pRa + pHe =  pRa = pHe = p Vì Wđ = mv p2 = , đó: 2m p2 p2 W p2 p2 p2 + + m W = WđRa + WđHe = = 2mRa Ra = 57,5 = 57,5WđRa  WđRa = 57,56 2mRa 2mHe 2mRa 56,5 = 0,0853MeV Câu 41 Dùng hạt prôtôn có động 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 37 Li ) đứng yên Giả sử sau phản ứng thu hai hạt giống có động không kèm theo tia γ Biết lượng tỏa phản ứng 17,4 MeV Viết phương trình phản ứng tính động hạt sinh Giải Phương trình phản ứng: 11 p + 73 Li → 42 He Theo định luật bảo tồn lượng ta có: W đp + ∆W = 2WđHe  WđHe = Wđp + ∆W = 9,5 MeV 77 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân Câu 42 Bắn hạt α có động MeV vào hạt nhân 147 N đứng n thu prơton hạt nhân 108 O Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prôton Cho: mα = 4,0015 u; mO = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u = 931 MeV/c2; c = 3.108 m/s mα2 vα2 Giải Theo ĐLBT động lượng ta có: mαvα = (mp + mX)v  v = = (m p + m X ) 2mαWdα (m p + m X ) ; Wđp = v= m p mαWdα mpv2 = (m + m ) = 12437,7.10-6Wđα = 0,05MeV = 796.10-17 J; p X 2Wdp mp = 2.796.10 −17 − 27 = 30,85.10 m/s 1,0073.1,66055.10 Câu 43 Dùng prơtơn có động 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vng góc với phương tới prơtơn có động MeV Tính động hạt nhân X lượng tỏa phản ứng Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng → → → → → → → Giải Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: p p = pα + p X Vì v p ⊥ v α  p p ⊥ pα  p 2X = p 2p + p α2 Wđp + 4Wđα 2  2mX mXv 2X = 2mp mpv 2X + 2mα mαv 2X hay 2mXWđX = 2mpWđp + 2mαWđα  WđX = = 3,575 MeV Theo định luật bảo tồn lượng ta có: (m p + mBe)c2 + Wđp = (mα + mX)c2 + Wđα + WđX Năng lượng tỏa ra: ∆W = (mp + mBe - mα - mX)c2 = Wđα + WđX - Wđp = 2,125 MeV Câu 44 Hạt nhân 23492 U đứng yên phóng xạ phát hạt α hạt nhân 23090 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 → → Giải Theo định luật bảo toàn động lượng: pα + pTh =  pα = mαvα = pTh = mThvTh  2mαWα = 2mThWTh m  WTh = m α Wα Năng lượng tỏa phản ứng là: ∆W = WTh + Wα = Th = (mU – mTh - mα)c2 Wα = mα + mTh Wα mTh mTh (mU − mTh − mα ) c = 0,01494 uc2 = 13,92 MeV mTh + mα Câu 45 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 → → Theo định luật bảo toàn động lượng: pα + p X =  pα = mαvα = pX = mXvX  2mαWα 78 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân = 2mXWX mα m + mX Wα Năng lượng tỏa phản ứng là: ∆W = WX + Wα = α Wα mX mX m m ∆W  Wα = X = 3,536 MeV; WX = α Wα = 0,064 MeV mα + mX mX  WX = Câu 46 Người ta dùng hạt α có động 9,1 MeV bắn phá hạt nhân nguyên tử N14 đứng yên Phản ứng sinh hạt phôtôn p hạt nhân nguyên tử ôxy O17 3) Hỏi phản ứng thu hay tỏa lượng (Tính theo MeV)? 4) Giả sử độ lớn vận tốc hạt prôtôn lớn gấp lần vận tốc hạt nhân ơxy Tính động hạt đó? Cho biết mN = 13,9992u; mα = 4, 0015u; mp = 110073u; mO17 = 16,9947u; 17 Giải 1.Phương trình phóng xạ: 42 He +14 N →1 H +8 O ∆M = M0 – M = mHe + mN – mH - mO ∆M = 4,0015u + 13,9992u – 1,0073u – 16,9947y = -13 X 10-3u ∆M < 0: phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào là: ∆E = ∆M c = 1,3 × 10−3 × 931MeV Hay ∆E = 1,21MeV 2.Tổng động prôtôn hạt nhân ôxy là: Tp + To = 9,1 – 1,21 = 7,89 MeV ⇒ 1 Mà TP = m p (3V0 )2 T0 = mO v02 2 ⇒ Tp T0 Tp ⇒Tp ⇒T0 = 1.9v 02 v 02 = 17 Tp + T0 T 7, 89 = = = 17 +17 26 7, 89 = ×9 = 2, 73 MeV 26 7, 89 = ×17 = 5,16 MeV 26 Câu 47 Bắn hạt vào hạt nhân 147 N hạt nhân ơxy hạt prơtơn sau phản ứng Viết phương trình phản ứng cho biết phản ứng phản ứng tỏa hay thu lượng? Tính lượng tỏa (hay thu vào) cho biết lượng tỏa dạng nào, lượng thu lấy từ đâu? Khối lượng hạt nhân: m α = 4, 0015u; m N = 13,9992u; m O = 16,9947u; m P = 1, 0073u;1u = 931MeV / c Giải Phương trình phản ứng: 42He + 147N → 178O + 11H ∆m = mHe + mN − mO − mH , ∆m = (4,0015 + 13,9992 – 16,9947 – 1,0073)u = -1,3 x 10−3 u< ∆m < ⇒ phản ứng thu lượng.Năng lượng thu vào là: ∆E = ∆m c2 = 1,3x10−3x9,31= 1,2103MeV Năng lượng thu vào lấy từ động hạt đạn A Câu 48: Hạt nhân Pôlôni 210 84Po đứng yên, phóng xạ chuyển thành hạt nhân Z X Chu kì bán rã Pơlơni T = 138 ngày Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu mo = 2g a) Viết phương trình phóng xạ Tính thể tích khí Heli sinh điều kiện tiêu chuẩn sau thời gian 276 ngày b) Tính lượng tỏa lượng chất phóng xạ tan rã hết c) Tính động hạt Cho biết mPo = 209,9828u , mα = 4,0015u , 79 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân mX = 205,9744u , 1u = 931MeV / c2 , NA = 6,02x1023mol −1 210 A 84Po → 2He + Z X Giải a) Phương trình phóng xạ: 210 = + A A = 206 ⇒ Vậy hạt nhân 84 = 2+ z  Z = 82 Ta có  Vậy phương trình phóng xạ là: A ZX 206 82Pb 210 206 84Po → 2He + 82Pb m o Số hạt Pôlôni ban đầu: No = m NA Po −λt Số hạt Pơlơni lại thời điểm t: NPo = Noe = No 22 = N Số hạt Hêli sinh thời điểm t sốhạt Pôlôni bị phân rã No 3 mo = No = NA = 43x1020 hạt 4 mPo NHe Lượng khí Hei sinh điều kiện tiêu chuẩn: V = N x22,4 A NHe = No − N = No − số V = 0,16 lít b) Nănglượng tỏa hạt Po phân rã: ∆E = ∆mc2 = [ mPo − mα − mPb ] c2 ∆E = [ 209,9828− 205,9744− 4,0045] x931= 6,424 MeV E = No∆E = 3,683x1022MeV MeV Năng lượng tỏa 2g Po phân rã hết: c) Tính động hạt Theo định luật bảo tồn lượng động lượng: ∆E = K α + K X = 6,424 (1) u r u r 2 Pα + PX = ⇔ Pα = PX 2mα K α = 2mX K X ⇒ K X = m mα Kα mX (2) m ∆E α X Thay (2) vào (1) ta có: ∆E = K α + m K α ⇒ K α = m + m X X α Thay số K α = 6,3 MeV Câu 49 Người ta dùng prơtơn có động WP = 5,58MeV bắn phá hạt nhân đứng yên, tạo phản ứng: 23 11 Na 23 p +11 Na →A N Ne + α 1) Nêu đònh luật bảo toàn phản ứng hạt nhân cấu tạo hạt nhân Ne 2) Biết động hạt Wá = 6,6 MeV, tính động hạt nhân Ne Cho mp = 1,0073u; mNa = 22,985u; mNe = 19,9869u; mα = 4,9915; lu = 931MeV / c2 Giải 1) Trong phản ứng hạt nhân số nuclêôn bảo toàn Trong phản ứng hạt nhân điện tích bảo toàn Trong phản ứng hạt nhân động lượng lượng bảo toàn Ta có: + 23 = A + ⇒ A = 20 + 11 = Z + ⇒ Z = 10 Hạt nhân Neôn (Ne) có 10 prôtôn 10 nơtrôn 80 BHD 0973738915 Tài liệu ơn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân 1) Ta coù ( mp + mNa )c2 + Wp = ( mNe + mα)c2 + WNe + Wα ⇒ WNe = (mp + mNa – mNe - mα)c2 + Wp – Wα Thế số: WNe = 39 x 10-4 x 931 – 102= 3,63 – 1,02 = 2,61 MeV Câu 50 Cho prơtơn có động 1,46 MeV bắn phá hạt nhân 73 Li đứng yên sinh hai hạt α có động Xác định góc hợp véc tơ vận tốc hai hạt α sau phản ứng Biết mp = 1,0073 u; mLi = 7,0142 u; mα = 4,0015 u u = 931,5 MeV/c2 → → → Giải Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p p = pα + pα  p p = p α2 + p α2 + 2pα1pα2cosϕ Vì pα1 = pα2 = pα p2 = 2mWđ  cosϕ = 2m p Wp − 4mα Wα 4mα Wα = m p Wp − 2mα Wα 2mα Wα (1) Theo định luật bảo toàn lượng: (mp +mLi)c2 +Wp = 2mαc2 + 2Wα  Wα = (m p + mLi − 2mα )c + Wp = 9,3464 MeV (2) Từ (1) (2) suy ra: cosϕ = - 0,98 = cos168,50  ϕ = 168,50 α Câu 51 Hạt nhân phóng xạ 234 92 U phát hạt a) Viết phương trình phản ứng b) Tính lượng toả (dưới dạng động hạt α hạt nhân con) Tính động hạt α hạt nhân Cho mu =233,9904u; mx =229,9737u; mα =4,0015u; u=1,66055×10−27 kg=931 MeV C2 U → 24He+ AZ Th Giải a) Viết phương trình phản ứng: 234 92 Định luật bảo toàn số khối: 234= 4+ A ⇒ A = 230 Định luật bảo tồn điện tích: 92=2+Z => Z = 90 Vậy U → 24He+ 230 Th 90 ur uuu r uuur O = mα Vα + mX VX b) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ⇒ VX = 234 92 mα Vα mX (1) - Áp dụng định luật bảo toàn lượng: muc2 = mα c2 + Wα + mX c2 + WX W = Wα + WX =(mu −mα −mX )C2 =14,15MeV - Năng lượng toả ra: 1 Wα = mαVα2, WX = mX VX2 2 mX 230 ⇒ Wα = W = ×14,15=13,91MeV mα +mX 234 WX = mα W =0,24MeV mα + mX Câu 52 Bắn hạt anpha có động E = 4MeV vào hạt nhân 2713 Al đứng yên Sau phản ứng có suất hạt nhân phốtpho30 a/ Viết phơng trình phản ứng hạt nhân ? b/ Phản ứng thu hay toả lợng ? tính lợng đóP ? n c/ Biết hạt nhân sinh với phốtpho sau phản ứng chuyển động theo phơng vuông góc với phơng hạt anpha Hãy tính động động phốtpho ? Cho biết khốiv lợng Al cđa c¸c Pα α 81 BHD 0973738915 PP Tài liệu ụn H&C Phn 7: Vt Lý Ht Nhõn hạt nhân : mα = 4,0015u , mn = 1,0087u , mP = 29,97005u , mAl = 26,97435u , 1u = 931MeV/c2 Giải : a/ Phơng trình phản ứng hạt nhân : 42 He+ 2713 Al→3015 P + AZ X + Theo định luật bảo toàn số khối : A = (4 + 27) – 30 = + Theo định luật bảo toàn nguyên tử số : Z = (2 + 13) - 15 = Đó nơtron 01 n Phơng trình phản ứng đầy đủ : 42 He+ 2713 Al→3015 P + 01n b/ ∆M = M0 – M = ( mα + mAl) – (mP + mn) = – 0,0029u < => Ph¶n ứng thu lợng E = Mc2 = 0,0029.931 = 2,7 MeV c/ áp dụng định luật bảo toàn động lợng định luật bảo toàn lợng toàn phần : p = p n + p P (1) ; Eα + ( mα + mAl)c2 = (mn + mP)c2 + En + EP (2) Trong h×nh vÏ pα ; p n ; p P lần lợt véc tơ động lợng hạt ; n ; P Vì hạt nhân nhôm đứng yên nên PAl = EAl = ; E ; En ; EP lần lợt động hạt anpha , nơtron phốtpho (ở có bảo toàn lợng toàn phần bao gồm lợng nghỉ động hạt) Theo đề ta có : v vuông góc với v nghĩa p n vuông góc với p (Hình vẽ) nên ta cã : p α2 + pn2 = pp2 (3) Giữa động lợng động có mối liên hệ : p = 2mE , m m α n Ta viÕt l¹i (3) m α E α + 2mnEn = 2mPEP => EP = m E α + m E n (4) P P Thay (4) vµo (2) chó ý ∆E = [( m α + mAl) (mP + mn)]c = Mc2 ta đợc : m m ∆E + (1 + m α ) E α = (1 + m n )En rót : EP = 0,56 MeV ; En = 0,74 P P MeV ; Gọi góc pP p ta cã : tgα = pn mnEn = = 0,575 => α = pα mα Eα 300 Do ®ã góc phơng chuyển động n hạt nhân P lµ : 90 + 300 = 1200 Câu 53: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, để gây phản ứng 1P + 3Li → 2α Biết phản ứng tỏa lượng hai hạt α có động Lấy khối lượng hạt theo đơn vị u gần số khối chúng Góc ϕ tạo hướng 82 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân hạt α là: A Có giá trị B 600 C 1600 D 1200 Giải: Theo ĐL bảo toàn động lượng: PP = Pα1 + Pα2 P2 = 2mK K động PP ϕ cos = P = 2 α Pα1 ϕ/2 PP 2m P K P m P K P m P K P 1.K P = = = 2mα K α mα K α mα K α 4.K α Pα KP ϕ cos = Kα KP = 2Kα + ∆E => KP - ∆E = 2Kα => KP > 2Kα cos KP 2Kα ϕ ϕ = = > => > 69,30 hay ϕ > 138,60 Do ta chọn đáp Kα Kα 2 án C: góc ϕ 1600 Câu 54(Đề ĐH – CĐ 2011) Bắn prôtôn vào hạt nhân 73 Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống bay với tốc độ theo phương hợp với phương tới prơtơn góc 60 Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prôtôn tốc độ độ hạt nhân X A B C D HD 4 Phương trình phản ứng hạt nhân p + Li → He + He    Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, Pp = Pα + Pα từ hình vẽ v m p He Pp = PHe ⇔ m p v p = mα vα ⇒ v = m = He p PHe 600 Chọn A PHe Câu 55: Người ta dùng Prơton có động Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh hạt α hạt nhân liti (Li) Biết hạt nhân α sinh có động K α = MeV chuyển động theo phương vng góc với phương chuyển động Prôton ban đầu Cho khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối Động hạt nhân Liti sinh A 1,450 MeV B.3,575 MeV C 14,50 MeV D.0,3575 PMeV α Giải: Phương trình phản ứng: p + Be→ He+ Li Theo ĐL bảo toàn động lượng: Pp = Pα + PLi 2 PLi = Pα + Pp 2mLiKLi = 2mαKα + 2mpKp -> KLi = KLi = mα K α + m p K p vP Be PP PLi m Li 4.4 + 5,45 = 3,575 (MeV) 83 BHD 0973738915 Pp Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân Câu 56: Cho prơtơn có động KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 37 Li đứng yên Sau phản ứng xuất hai hạt X giống nhau, có động có phương chuyển động hợp với phương chuyển động prơtơn góc φ Cho biết mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2.Coi phản ứng khơng kèm theo phóng xạ gamma giá trị góc φ A 39,450 B 41,350 C 78,90 D 83,70 Giải: Công thức liên hệ động lượng động vật M PX P2 K= ⇒ P = 2mK 2m Phương trình phản ứng: 1 H + 37 Li → 24 X + 24 X O mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u Năng lượng phản ứng toả : ∆E = (8,0215-8,0030)uc2 = 0,0185uc2= 17,23MeV 2KX = KP + ∆E = 19,48 MeV - KX =9,74 MeV Tam giác OMN: φ N φ PH PX PX2 = PX2 + PP2 − PX PP cosϕ Cosφ = PP 2mP K P 2.1, 0073.2, 25 = = = 0,1206 PX 2mX K X 2.4, 0015.9, 74 ?????? Suy φ = 83,070 Câu 57 Mẫu chất phóng xạ Poloni 210 84 Po có khối lượng m = 2.1g phóng xạ chuyển thành hạt nhân X Poloni có chu kì bán rã T = 138 ngày c) Sau mẫu có 38.073× 1020 hạt X d) Phản ứng không xạ điện từ, hạt, Po đứng yên Tính động hạt X hạt Cho mPo =209.9373u;mu =205.9294u; m = 4.0015u; 1u =931.5 NA =6.032× 1023 MeV ; C2 hạt mol Giải : a) Tính thời gian: Phương trình phóng xạ: 210 206 84 Po →2 He +82 Pb m 2.1 NA = x6.023x1023 = 60.23x1020 haït A 210 Số hạt bị phân rã sau thời gian t: ∆N = No − N = No(1− e−λt ), N − ∆N No ⇒ e−λt = o ⇒ eλt = No No − ∆N Số hạt thời điểm t = 0: N0 = Thay số eλt = 60.23x1020 = 2.7183 ≈ e 60.23x1020 − 38.073x1020 T 138 ⇒ λt = 1⇒ t = = = 199.1 ngaø y 0.693 0.693 Sau 199.1 ngày có ∆N hạt nhân bị phân rã, củng số hạt X có mẫu 84 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân u r u r u r b) Tính động năng:Theo định luật bảo toàn động lượng: PPo = Pα + PX Hạt Po đứng yênr u r 2 mα vα = mxvx ⇒ m2 α vα = mxvx ⇒ PPo = neâ n Pα = PX Hay ⇒ mα Wñα = mxWñx mα Wñα = Wñα mx 206 Suy ra: Wñα = 5.848Mev; Wñx = 5.9616 − 5.848 = 0.114Mev Động hạt nhân X: Wñx = Hay Wñx = 0.01942Wñα Theo định luật bảo toàn lượng mPoC2 = ( mα = mx ) c2 + Wñα + Wñx Wñα+ Wñx = (mPo − mx − mα )c2 = (209.373− 4.0015− 205.9294)x931.5 Hay Wñα + Wñx = 5.9616 Mev Suy ra: Wñα = 5.848 Mev; Wñx = 5.9616 – 5.848 = 0.114 MeV Câu 58(CĐ-2011) : Dùng hạt α bắn phá hạt nhân nitơ đứng yên thu hạt proton hạt nhân ôxi theo phản ứng: 24α + 147 N → 178 O + 11 p Biết khối lượng hạt phản ứng là: mα = 4, 0015 u; mN = 13,9992 u; mO = 16,9947 u; mp= 1,0073 u Nếu bỏ qua động hạt sinh động tối thiểu hạt α A 1,503 MeV B 29,069 MeV C 1,211 MeV D 3,007 Mev HD: áp dụng định luật bảo toàn lượng : Wđα + m0 c = mc ⇒ Wđα = mc − m0 c = 1,211MeV Câu 59: Người ta dùng hạt protôn bắn vào hạt nhân 9Be4 đứng yên để gây phản ứng p + 49 Be → 4X + 36 Li Biết động hạt p , X 36 Li 5,45 MeV ; MeV 3,575 MeV Lấy khối lượng hạt nhân theo đơn vị u gần khối số chúng Góc lập hướng chuyển động hạt p X là: A 450 B 600 Kp = 5,45 MeV ; C 900 D 1200 KBe = 0MeV ; KX = MeV ; KLi = 3,575 MeV ; pBe = đứng yên Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: → → → → → → → → → p p = p X + pLi ⇔ p p − p X = pLi ⇔ ( p p − p X ) = ( pLi ) 2 ⇔ p 2p + p p p X cosα + p X2 = pLi2 ⇔ 2m p K p + 2.m p K p 2.mX K X cosα + 2mX K X = 2mLi K Li ⇔ m p K p + m p K p mX K X cosα + mX K X = mLi K Li Pα Pp PLi ⇒ cosα = ⇒ α = 90 Câu 60: Dùng hạt Prơtơn có động K p = 5,45 MeV bắn vào hạt nhân Beri đứng yên tạo nên phản ứng: 11 H + 49 Be → 24 H e + 36 Li Hê li sinh bay theo phương vng góc với phương chuyển động Prôtôn Biết động Hêli K α = 4MeV 85 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân khối lượng hạt tính theo đơn vị u số khối chúng Động hạt nhân Liti có giá trị: A 46,565 MeV ; B 3,575 MeV C 46,565 eV ; D 3,575 eV GIẢI: Theo ĐL bảo toàn động lượng: Pp = Pα + PLi Do hạt hêli bay theo phương vng góc với hạt Proton: Ta có: P + P = P Mà: động năng.K = thay vào, ta có: 2mK + 2mK = 2mK ⇒ K = (mK + mK)/m số ta kết KLi = (4Kα + Kp )/6 = 21,45/6 = 3,575(MeV) Chọn B Câu 61: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, để gây phản ứng 1P + 3Li → 2α Biết phản ứng tỏa lượng hai hạt α có động Lấy khối lượng hạt theo đơn vị u gần số khối chúng Góc ϕ tạo hướng hạt α là: A Có giá trị B 600 C 1600 D 1200 Giải: Theo ĐL bảo toàn động lượng: PP = Pα1 + Pα2 Pα1 P = 2mK K động cos PP ϕ = 2P = 2 α cos 2m P K P m P K P m P K P 1.K P = = = 2mα K α mα K α mα K α 4.K α ϕ/2 PP KP ϕ = Kα Pα KP = 2Kα + ∆E => KP - ∆E = 2Kα => KP > 2Kα cos KP 2Kα ϕ ϕ = = > => > 69,30 hay ϕ > 138,60 =>chọn C: góc ϕ có Kα Kα 2 thể 1600 Câu 62: Dùng proton bắn vào Liti gây phản ứng: 11 p + 73 Li → 24 He Biết phản ứng tỏa lượng Hai hạt 42 He có động hợp với góc φ Khối lượng hạt nhân tính theo u số khối Góc φ phải có: A cosφ< -0,875 B cosφ > 0,875 C cosφ < - 0,75 D cosφ > 0,75 Giải: Ta có: E0 + Kp= E + 2KHe => E0 – E =2KHe - Kp >0 ( phản ứng tỏa lượng) => r r r Kp K He < (1) Theo định luật bảo toàn động lượng: p p = pHe1 + pHe 2 2 => p p = pHe + pHe + pHe cos ϕ (Hai hạt nhân He có động năng) => 2mpKp =2.2mHeKHe(1+cos ϕ ) (p2=2mK) => mpKp =2mHeKHe(1+cos ϕ ) K p => K = He 2mHe (1 + cos ϕ ) 2.4(1 + cos ϕ ) = 8(1 + cos ϕ ) (2) = mp Thế (2) vào (1) ta : 8(1 + cos ϕ ) cos ϕ < −0, 75 ( ϕ > 138035' ) Chọn C Câu 63: Dùng proton bắn vào Liti gây phản ứng: 11 p + 73 Li → 24 He Biết phản ứng tỏa lượng Hai hạt 42 He có động hợp với góc φ Khối lượng hạt nhân tính theo u số khối Góc φ phải có: 86 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ A cosφ< -0,875 Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân B cosφ > 0,875 C cosφ < - 0,75 D cosφ > 0,75 đặt ϕ = 2α Pp = cos α Pα ⇒ K p = 16cos 2α Kα ⇒ ta có : K p + ∆E = Kα ⇒ K p − Kα > ⇒ ⇒ cosϕ < −0, 75 Câu 64: Bắn hạt α vào hạt nhân 14 Kp Kα Kp Kα = 16cos 2α cosα > >2⇒ 2 cosα < − 2 N ta có phản ứng 14 N+α→ 17 O + p Nếu hạt sinh có vectơ vận tốc Tính tỉ số động hạt sinh hạt ban đầu Áp dụng định luật bảo toàn lượng: Kα + ∆E = K O + K p (Hạt N ban đầu đứng yên) Pα = PO + Pp Áp dụng đinh luật bảo toàn động lượng: Do hạt sinh vecto vận tốc nên: Pα = PO + Pp ↔ mα vα = (mO + m p )v = 18m p v p Bình phương hai vế ta (với P = 2mK ) K O mO = = 17 2mα K α = 18 2.2m p K p ↔ 2.4.Kα = 18 2.2.1K p → Kα = 81K p Mà K p mp Tỉ số động hạt sinh hạt ban đầu KO + K p Kα = 18 K p Kα = 18 = 81 Câu 65: Khối lượng nghỉ êlêctron m0 = 0,511MeV/c ,với c tốc độ ánh sáng chân khơng Lúc hạt có động Wđ = 0,8MeV động lượng hạt là: A p = 0,9MeV/c B p = 2,5MeV/c C p = 1,2MeV/c D p = 1,6MeV/c Giải: Động lượng p = mv động : K = mv => Mối liên hệ : P2 P = 2mK => P = 2mK 2m Thế số: P = 2mK = 2.0,511.0,8 = 0,90421MeV / c Chọn đáp án A K= Câu 66: Trong trình va chạm trực diện êlectrơn pơzitrơn, có huỷ cặp tạo thành hai phơtơn có lượng MeV chuyển động theo hai chiều ngược Cho me = 0,511 MeV/c2 Động hai hạt trước va chạm A 1,489 MeV B 0,745 MeV C 2,98 MeV D 2,235 MeV Bài giải: Năng lượng photon sau hủy cặp: 4MeV Theo bảo toàn lượng lượng nghỉ động hai hạt truớc phản ứng Năng lượng nghỉ hai hạt truớc phản ứng: E=2.m.c2=1,022 MeV Vậy động hạt trước hủy cặp là: Wđ = (4-1,022)/2=1,489 MeV Chọn A 6 n + Li → H +α Hạt nhân Li đứng yên, nơtron có động Kn = Mev Hạt α hạt nhân 31H bay theo hướng hợp với hướng tới nơtron góc tương ứng θ = 150 φ = 300 Lấy tỉ số khối Câu 67: Cho phản ứng hạt nhân 87 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân lượng hạt nhân tỉ số số khối chúng Bỏ qua xạ gamma Hỏi phản ứng tỏa hay thu lượng ? A Thu 1,66 Mev B Tỏa 1,52 Mev C Tỏa 1,66 Mev D Thu 1,52 Mev r r r r Bài giải: Theo DLBT động lượng ta có: pn = pH + pα (1) r r p α Chiếu (1) lên phương cuả pn phương vng góc với pn , ta r pn pn = pα cosθ + pH cosϕ pH sin ϕ = pα sin θ r pH Với p2 =2mK mn K n = mα Kα cosθ + mH K H cosϕ Ta có: m H K H sin ϕ = mα Kα sin θ ⇒ K H = mα sin θ Kα ( ) mH sin ϕ Thay vào phương trình ta tính KH Kα Rồi thay vào bt: ∆E = K H + Kα − K n = −1, 66MeV Pư thu lượng Chọn A Câu 68: Người ta dùng proton bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Sau phản ứng sinh hai hạt He ZA X Biết động proton hạt nhân He K P = 5,45 MeV; KHe = 4MeV Hạt nhân He sinh có vận tốc vng góc với vận tốc proton Tính động hạt X Biết tỉ số khối lượng tỉ số số khối Bỏ qua xạ lượng tia phản ứng : C 7,375MeV 5,375 MeV B 9,45MeV D 3,575 MeV r r r r r r Bài giải: H + Be → He + X v He ⊥ v H => p He ⊥ p H => cos(p He , p H ) = r r r r r r Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pH = p He + p X => pH − pHe = pX => p 2H + p 2He = p 2X 2m H k H + 2m He k He = 2m X k X => k X = m H k H + m He k He = 3,575 MeV Chọn D mX Câu 69: người ta dùng hạt prôtôn có động 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên ta thu hạt α có động cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c Tính động vận tốc hạt α tạo thành? A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,5 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 1: Năng lượng phản ứng hạt nhân : Q = ( M0 – M ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV Áp dụng định luật bảo tồn lượng ta có Q +Wp= 2W α ⇒ W α = Q +Wp = 10,05MeV 2Wα =2,2.107m/s ⇒ Chọn đáp án B 931.4,0015 →24α + 24α Năng lượng phản ứng hạt p + Li  Vận tốc mổi hạt α là: v = Giải 2: Phương trình: c nhân : ΔE = ( MTrước – MSau ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV > Vậy phản ứng tỏa 88 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân lượng Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có: Kp + KLi + ΔE = Kα + Kα 2,69 + + 17,4097 = 2Kα =>Kα = 10,04985MeV ≈ 10,5MeV Kα = mα vα2 ⇒ vα = Kα mα với Kα = 10,04985MeV = 10,04985.1,6.10-13 = 1,607976.10-12 J ; mα = 4,0015u = 4,0015.1,66055.10-27kg Vậy vận tốc hạt α tạo thành: vα = 2,199.107m/s ≈ 2,2.107m/s Câu 70: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: n + Li → X+ 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 (đây phản ứng thu lượng ) → → → + PX2 - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pn = p He + p X ⇔ Pn2 = PHe ⇒ 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 B Câu 71: 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) r r r r r 2 Giải: + Áp dụng định luật BT động lượng: p p = pLi + p X vi ( p X ⊥ p p ) ⇒ pLi = p X + p p ⇒ m Li K Li = m X K X + m p K p ⇒ K Li = ⇒ K Li = 3,58( Mev) = 5,728.10 −13 mX K X + m p K p m Li (J ) ; + Với m Li = 6u = 6.1,66055.10 −27 = 9,9633.10 −27 (kg ) ⇒ v Li = K Li = 10,7.10 (m / s ) m Li Câu 72: Người ta dùng hạt protôn bắn vào hạt nhân 9Be4 đứng yên để gây phản ứng p + 49 Be → 4X + 36 Li Biết động hạt p , X 36 Li 5,45 MeV ; MeV 3,575 MeV Lấy khối lượng hạt nhân theo đơn vị u gần khối số chúng Góc lập hướng chuyển động hạt p X là: A 450 B 600 C 900 D 1200 89 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân Giải: Kp = 5,45 MeV ; KBe = 0MeV ; KX = MeV ; KLi = 3,575 MeV ; pBe = đứng yên Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: → → → → → → → → → p p = p X + pLi ⇔ p p − p X = pLi ⇔ ( p p − p X ) = ( pLi ) ⇔ p 2p + p p p X cosα + p X2 = pLi2 ⇔ 2m p K p + 2.m p K p 2.mX K X cosα + 2mX K X = 2mLi K Li ⇔ m p K p + m p K p mX K X cosα + mX K X = mLi K Li ⇒ cosα = ⇒ α = 900 Cõu 74 Nhà máy điện nguyên tử dùng U235 có công suất 600MW hoạt động liên tục năm Cho biết hạt nhân bị phân hạch toả lợng trung bình 200MeV , hiệu suất nhà máy 20% a/ Tính lợng nhiên liệu cần cung cấp cho nhà máy năm ? b/ Tính lợng dầu cần cung cấp cho nhà máy công suất nh có hiệu suất 75% Biết suất toả nhiệt dầu 3.10 7J/kg So sánh lợng dầu với urani ? Giải : a/ Vì H = 20% nên công suất urani cần cung cấp cho nhà máy : Pn = 100.P/20 = 5P Năng lợng nhiên liệu cung cấp cho nhà máy năm : W = Pn.t = 365.6.108.24.3600 = 9,64.1015J Số hạt nhân phân dã đợc lợng : N = W/200.1,3.10 13 = 2,96.1026 hạt Khối lợng U235 cung cấp cho nhà máy : m = N.A/N A = 1153,7 kg b/ Vì hiệu suất nhà máy 75% nên có công suất 600MW dầu có công suất pn/ = P/H = 4P/3 Năng lợng dầu cung cấp cho năm : W / = Pn/t = (4.6.108/3).24.3600.356 = 2,53.1015J Lợng dầu cần cung cÊp lµ : m / = W//3.107 = 8,4.107 kg = 84 000 tÊn Ta cã : m//m = 7,2.105 lÇn Câu 75 Hạt nhân 210 84Po đứng yên phóng xạ hạt , biến đổi thành hạt nhân Z A Pb có kèm theo photon 3) Viết phương trình phản ứn, xác định A,Z 4) Bằng thực nghiệm, người ta đo đuợc động hạt 6,18 MeV Tính động hạt nhân Pb theo đơn vị MeV 5) Tính bước sóng xạ Biết mPo = 209,9828u ; mHe = 4,0015u; mPb = 205,9744u ; h = 6,625x10−34Js ; c = 3x108m/ s ; 1u = 931 MeV c2 206 Giải :1) Phương trình phóng xạ là: 210 84Po → 2He + 82Pb + γ uuuur uuuu r 2) Tính K Pb : Theo định luật bảo toàn động lượng: = mHe VHe + mPbVPb hay 90 BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân mHeVHe + mPbVPb mHe.VHe m V = mPb Pb Pb ⇒ mHe.K He = mPb.K Pb 2 mHe.K He 4x6,18 ⇒ K Pb = = = 0,12 MeV mPb 206 ⇒ mHe 3) Tính bước sóng xạ Độ hụt khối ∆m = mPo − ( mPb + mHe ) ⇒ ∆E =  mPo − ( mPb + mHe )  c2 = 6,424 MeV hc = ∆E − ( K Pb + K He ) = 0,124 MeV λ hc λ= = 10x10−12 ⇒ λ= 10pm −19 0,124x10 x1,6x10 Năng lượng phơton : ε = Bước sóng xạ : Có thứ ngu dốt: khơng biết cần biết, khơng rành biết biết khơng cần biết La Rochefoucould 91 BHD 0973738915 ... số hạt hạt nhân X : N = n.NA (hạt) +Khi đó: hạt hạt nhân X có Z hạt proton (A – Z ) hạt hạt notron =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton (A-Z) N hạt notron Cho tổng số hạt hiệu số hạt. .. ứng hạt nhân + Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác hạt nhân với dẫn đến biến đổi thành hạt nhân khác Chú ý: Các hạt thường gặp phản ứng hạt. .. LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN Lực hạt nhân - Lực hạt nhân lực tương tác nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10−15 m BHD 0973738915 Tài liệu ôn ĐH&CĐ Phần 7: Vật Lý Hạt Nhân - Lực hạt nhân không chất