Chủ đề 19 cấu tạo hạt nhân năng lượng liên kết – phản ứng hạt nhân

TỰ HỌC ĐIỂM – LÝ THUYẾT Fanpage: Tài liệu KYS Group: Kyser ôn thi THPT CHỦ ĐỀ 19: CẤU TẠO HẠT NHÂN- NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT – PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt nuclơn Có loại nuclơn: • •  Prơtơn , kí hiệu p , mang điện tích dương +1,6.10-19C ; mp = 1,672.10-27kg  nơ tron, kí hiệu n , khơng mang điện tích ; mn = 1,674.10-27kg Nếu nguyên tố X có số thứ tự Z bảng tuần hồn Menđêlêép hạt nhân chứa Z proton N nơtron Kí hiệu: A ZX Với: Z gọi nguyên tử số A = Z + N gọi số khối hay số nuclon Kích thước hạt nhân: hạt nhân nguyên tử xem hình cầu có bán kính phụ thuộc vào số khối A R = R0 A theo công thức: đó: R = 1, 2.10 −15 m Đồng vị: nguyên tử mà hạt nhân chúng có số prơtơn Z, số khối A khác Ví dụ: Hidrơ có ba đồng vị 1 H ; H ( 12 D) ; H ( 31T ) + đồng vị bền: thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại + đồng vị phóng xạ ( khơng bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo Đơn vị khối lượng nguyên tử: kí hiệu u ; 1u = 1,66055.10-27kg Khối lượng nuclôn xấp xỉ 1u 1( u ) = ( Người ta dùng MeV c2 khối lượng nguyên tử 12 = C 1, 66055.1027 kg 12 ) làm đơn vị đo khối lượng.Ta có  MeV  1( u ) 931 ,   1, 66055.10−27 ( kg ) = =  c  • Một số hạt thường gặp Tên gọi Kí hiệu Prơtơn p Đơteri D Tài liệu KYS Chia sẻ tài liệu, đề thi chất lượng Công thức 1 p ( H) Chi 1 Hy-đrô nhẹ H Hy-đrô nặng 171 H Hy-đrô siêu nặng He Hạt nhân Hê li Tri ti T Anpha α Bêta trừ β− −1 Bêta cộng β+ e Electron e Poozitrôn(Phản hạt electron) Nơtrôn n n Không mang điện Nơtrinô ν 0 ν Không mang điện; m = ; v=c Lực hạt nhân: Lực hạt nhân lực hút mạnh nuclôn hạt nhân • Đặc điểm lực hạt nhân: - tác dụng khoảng cách nuclôn ≤ 10-15(m) - khơng có chất với lực hấp dẫn lực tương tác tĩnh điện ; lực tương tác mạnh NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN: II Khối lượng lượng-Hệ thức lượng Anh-xtanh: a) Khối lượng nghỉ- Năng lượng nghỉ: Theo Anhxtanh, vật có khối lượng m trạng thái nghỉ có lượng nghỉ tương ứng E0 = m0 c Trong đó: m khối lượng nghỉ, E0 lượng nghỉ tương ứng, c = 3.108 m s b) Khối lượng tương đối tính- Năng lượng tồn phần: • Khối lượng tương đối tính: Theo Anhxtanh, vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với tốc độ v , khối lượng tăng lên thành m với m = m0 v2 1− c > m0 Trong đó: + m0 khối lượng nghỉ + m khối lượng tương đối tính + v tốc độ chuyển động vật • Năng lượng toàn phần: = E m= c m0 1− v c2 c > E0 Trong đó: + m khối lượng tương đối tính, + E lượng toàn phần  Chú ý:  Khi khối lượng thay đổi lượng ∆m lượng thay đổi lượng tương ứng ∆E =∆m.c Thi thử hàng tuần nhóm Kyser ơn thi THPT 172  Khi v =0 ⇒ E =E0 =m0 c  v Khi v  c ⇔  → c Suy ra: E =m.c =  v2  = 1 −  v2  c  1− c − ≈ 1+ v2 ( Công thức gần + ε n ≈ + n.ε ) c2 m0  v2  =m0 c + m0 v c =m0 c 1 +  2 v2  2c  1− c Vậy: E = m c2 + m v = E0 + K Trong đó: K = m v động vật 2 Độ hụt khối hạt nhân ( X) : A Z Khối lượng hạt nhân m hn nhỏ tổng khối lượng nuclơn m0 tạo thành hạt nhân lượng ∆m Khối lượng Khối lượng Khối lượng N=(A- hạt nhân X Z proton Z) notron mX Z.m p ( A − Z ) m n Tổng khối lượng nuclon m 0= Z.m p + (A − Z).m n  Độ hụt khối ∆m = m0 − mX =  Z.m p + (A − Z ).mn − mX  (2) Năng lượng liên kết hạt nhân • ( X) : A Z Năng lượng liên kết hạt nhân lượng tỏa tổng hợp nuclôn riêng lẻ thành hạt nhân(hay lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành nuclon riêng rẽ)  Z.m p + (A − Z).m n − m X  c2 (3) ∆m.c2 = Wlk = • Năng lượng liên kết riêng: lượng liên kết tính bình qn cho nuclơn có hạt nhân (khơng q 8,8MeV/nuclơn) Wlk  Z.m p + (A − Z ).mn − mX  c  MeV  =  nuclon  (4) A A    Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững  Các hạt có số khối trung bình từ 50 đến 95 III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân, thường chia làm loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát (ví dụ: phóng xạ ) + Phản ứng hạt nhân kích thích (ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch ) Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: + Bảo tồn điện tích + Bảo tồn số nuclon (bảotồn số A ) + Bảo toàn lượng toàn phần + Bảo toàn động lượng  Lưu ý: phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng, bảo tồn động năng, bảo toàn số nơtron Tài liệu KYS Chia sẻ tài liệu, đề thi chất lượng 173 Năng lượng phản ứng hạt nhân Gọi: + M0 = mA + mB tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng + M = mC + mD tổng khối lượng nghỉ hạt nhân sau phản ứng ∑ (∆M ) = ∆m + ∆m + ∑ (∆M ) = ∆m + ∆m + 0 A C B D tổng độ hụt khối hạt trước phản ứng độ hụt khối hạt sau phản ứng - Ta có lượng phản ứng xác định: Wpư = ΔE=(M0-M).c2 = [(m A + m B ) − (m C + m D )]c = [(∆m C + ∆m D ) − (∆m A + ∆m B )]c = (WLK (C ) + WLK (D ) ) − (WLK (A ) + WLK (B ) ) ∑ (∆M ) < ∑ ∆m ⇔ WPƯ =ΔE > 0: phản ứng toả nhiệt + M0 < M ⇔ ∑ (∆M ) > ∑ ∆m ⇔ WP.Ư =ΔE < 0: phản ứng thu nhiệt + M0 > M 0 CHÚ Ý: ▪ Phóng xạ ; phản ứng phân hạch; phản ứng nhiệt hạch phản ứng tỏa lượng ▪ Nhiệt tỏa thu vào dạng động hạt A,B C, D ▪ Chỉ cần tính kết ngoặc nhân với 931MeV ▪ Phản ứng tỏa nhiệt ⇔ Tổng khối lượng hạt tương tác > Tổng khối lượng hạt tạo thành B TRẮC NGHIỆM: Câu 1: Các hạt cấu thành hạt nhân nguyên tử liên kết với A lực hút tĩnh điện B lực hấp dẫn C lực khác chất lực tĩnh điện lực hấp dẫn D lực nguyên tử Câu 2: Chọn phát biểu sai nói lực hạt nhân A Lực hạt nhân có tác dụng liên kết nuclơn với B Lực hạt nhân phụ thuộc vào điện tích nuclơn C Lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-15 m D Lực hạt nhân có cường độ lớn so với lực điện từ lực hấp dẫn Câu 3: Chọn câu hạt nhân nguyên tử A Khối lượng hạt nhân xem khối lượng nguyên tử B Bán kính hạt nhân xem bán kính nguyên tử C Hạt nhân nguyên tử gồm hạt proton electron D Lực tĩnh điện liên kết nucleon hạt nhân Câu 4: Lực hạt nhân có tác dụng khoảng cách hai nuclơn A kích thước ngun tử B lớn kích thước nguyên tử C nhỏ (khoảng vài mm) D nhỏ kích thước hạt nhân Câu 5: Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân có số Thi thử hàng tuần nhóm Kyser ơn thi THPT 174 A prơtơn số nơtron khác B nơtrôn khác số khối C nơtrôn số prôtôn khác D nuclôn khác khối lượng Câu 6: Chọn câu Đúng.Theo thuyết tương đối, khối lượng tương đối tính vật khối lượng nghỉ m0 liên hệ với theo hệ thức:  v2  A mo = m  −  c   − −1  v2  B m = m0  −  c   −  v2  C mo = m  −  c    v2  D m = m0  −  c   Câu 7: Một vật có khối lượng nghỉ m0 chuyển động với tốc độ v có động   −   v  2 A K = m0c  1 −  − 1  c     B K = m 0c v2 1− c   −   v   D K = m0  1 −  − 1  c     C K= m0v2 Câu 8: Chọn câu A Trong ion đơn nguyên tử số proton số electron B Trong hạt nhân nguyên tử số proton phải số nơtron C Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bán kính nguyên tử D Trong hạt nhân nguyên tử số proton khác số nơtron Câu 9: Đơn vị khối lượng nguyên tử A khối lượng nguyên tử hydro C khối lượng nguyên tử Cacbon B 1/12 Khối lượng nguyên tử cacbon 12 Câu 10: Chọn phát biểu sai độ hụt khối C D khối lượng nucleon 12 C A Độ chênh lệch khối lượng m hạt nhân tổng khối lượng m0 nuclôn cấu tạo nên hạt nhân gọi độ hụt khối B Khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân C Độ hụt khối hạt nhân khác không D Khối lượng hạt nhân lớn tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân Câu 11: Phát biểu sau sai nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử? A Prơtơn hạt nhân mang điện tích +e B Nơtron hạt nhân mang điện tích -e C Tổng số prôtôn nơtron gọi số khối D Số prôtôn hạt nhân số electron nguyên tử Câu 12: Phát biểu sau sai Lực hạt nhân A loại lực mạnh loại lực biết B phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân C lực hút mạnh nên có chất với lực hấp dẫn khác chất với lực tĩnh điện D khơng phụ thuộc vào điện tích Câu 13: Chọn câu sai nói hạt nhân nguyên tử? Tài liệu KYS Chia sẻ tài liệu, đề thi chất lượng 175 A Kích thước hạt nhân nhỏ so với kích thước nguyên tử, nhỏ từ 104 đến 105 lần B Khối lượng nguyên tử tập trung tồn nhân khối electron nhỏ so với khối lượng hạt nhân C Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn D Khối lượng hạt nhân tổng khối lượng nuclôn tạo hành hạt nhân Câu 14: Phát biểu sau đúng? A Năng lượng liên kết toàn lượng nguyên tử gồm động lượng nghỉ B Năng lượng liên kết lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng biệt C Năng lượng liên kết lượng tồn phần ngun tử tính trung bình số nuclon D Năng lượng liên kết lượng liên kết electron hạt nhân nguyên tử Câu 15: Năng lượng liên kết riêng A giống với hạt nhân B lớn với hạt nhân nhẹ C lớn với hạt nhân trung bình D lớn với hạt nhân nặng Câu 16: Giả sử hai hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclơn hạt nhân X lớn số nuclôn hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C lượng liên kết riêng hai hạt nhân D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Câu 17: Phản ứng hạt nhân A phân rã hạt nhân nặng để biến đổi thành hạt nhân nhẹ bền B tương tác hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác C biến đổi hạt nhân có kèm theo tỏa nhiệt D kết hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân Câu 18: Các phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo tồn A điện tích B lượng toàn phần C động lượng D số proton Câu 19: Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn thì: A dễ phá vỡ B bền vững C lượng liên kết nhỏ D Khối lượng hạt nhân lớn Câu 20: Một đặc điểm phản ứng hạt nhân A toả lượng B tạo chất phóng xạ C thu lượng D lượng nghĩ bảo toàn Câu 21: (TN2014) Cho phản ứng hạt nhân 01 n+ 235 92 U → 94 38 Sr + X +2 10 n Hạt nhân X có cấu tạo gồm: A 54 prơtơn 86 nơtron B 54 prôtôn 140 nơtron C 86 prôtôn 140 nơtron D 86 prôton 54 nơtron Câu 22: (TN2014) Khi so sánh hạt nhân 126C hạt nhân 146C, phát biểu sau đúng? A Số nuclôn hạt nhân 12 C số nuclơn hạt nhân C nhỏ điện tích hạt nhân B Điện tích hạt nhân 12 Thi thử hàng tuần nhóm Kyser ơn thi THPT 14 C 14 C 176 C Số prôtôn hạt nhân 12 D Số nơtron hạt nhân 12 C lớn số prôtôn hạt nhân C nhỏ số nơtron hạt nhân Câu 23: (TN2014) Trong phản ứng hạt nhân: 11 H + X → 22 11 14 14 C C Na + α, hạt nhân X có: A 12 prôtôn 13 nơ trôn B 25 prôtôn 12 nơ trôn C 12 prôtôn 25 nơ trôn D 13 prôtôn 12 nơ trôn Câu 24: Cho phản ứng hạt nhân: X+ 199 F → 42 He+ 168 O Hạt X C đơteri B nơtron A anpha D protơn Câu 25: (CĐ2013) Hạt nhân có độ hụt khối lớn lượng A liên kết riêng nhỏ B liên kết lớn C liên kết nhỏ D liên kết riêng lớn Câu 26: (ĐH2007) 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 nguyên tố có vị trí bảng hệ thống tuần hồn Câu 27: (ĐH2010) Cho ba hạt nhân X, Y Z có số nuclôn tương ứng AX, AY, AZ với AX = 2AY = 0,5AZ Biết lượng liên kết hạt nhân tương ứng ΔEX, ΔEY, ΔEZ với ΔEZ A2 C ∆m ∆m > A2 A1 A1 Z1 X bền vững D Δm1 > Δm2 Câu 32: Chọn câu sai nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng? A Tổng khối lượng hạt trước phản ứng lớn tổng khối lượng hạt sau phản ứng Tài liệu KYS Chia sẻ tài liệu, đề thi chất lượng 177 B Năng lượng tỏa dạng động hạt tạo thành C Tổng độ hụt khối hạt trước phản ứng lớn tổng độ hụt khối hạt sau phản ứng D Các hạt tạo thành bền vững hạt tương tác Câu 33: (ĐH2014) Trong hạt nhân nguyên tử: 42 He; A 42 He B 230 90 Th C 56 26 56 26 Fe; Fe 238 92 U 230 90 Th, hạt nhân bền vững D Câu 34: Chọn phát biểu sai nói lượng liên kết riêng 238 92 U A Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững hạt nhân B Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững C Các hạt nhân có số khối từ 50 đến 70 lượng liên kết riêng lớn D Năng lượng riêng lớn độ hụt khối lớn Câu 35: Chọn câu sai câu sau đây? A Hạt nhân có độ hụt khối lớn lượng liên kết lớn B Phản ứng hạt nhân phản ứng có biến đổi vể mặt nguyên tố C Định luật bảo toàn số nuclon định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân D Trong phản ứng hạt nhân toả lượng, hạt nhân sinh bền vững Câu 36: Hạt nhân nguyên tử A có khối lượng tổng khối lượng tất nuclôn êlectrôn nguyên tử B gồm prôtôn nơtrôn; số prôtôn luôn số nơtrôn số êlectrơn C có đường kính nhỏ đường kính ngun tử cỡ 100 lần D có điện tích tổng điện tích prơtơn ngun tử Câu 37: Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Biết 1uc = 931,5MeV Phản ứng hạt nhân A toả lượng 1,863 MeV B thu lượng 1,863 MeV C toả lượng 18,63 MeV D thu lượng 18,63 MeV Câu 38: Phát biểu sau sai nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt nhỏ hơn, gọi nuclôn B Số prôtôn hạt nhân số thứ tự Z nguyên tử bảng hệ thống tuần hoàn Men– đê– lê–ép C Tổng số nuclôn hạt nhân gọi số khối D Số nơtron hạt nhân số êlectron quay xung quanh hạt nhân Câu 39: Trong nguyên tử trung hòa điện đồng vị A êlectron Câu 40: Hạt nhân 17 B prơtơn 13 C có C 13 nơtron D 19 nuclơn O có lượng liên kết 132 MeV Năng lượng liên kết riêng A 14,67 MeV/nuclôn B 7,76 MeV/nuclôn C 5,28 MeV/nuclôn 17 O x ấ p x ỉ D 16,50 MeV/nuclôn Câu 41: Một phản ứng hạt nhân tỏa lượng A tổng khối lượng nghỉ hạt sau phản ứng lớn hạt nhân trước phản ứng B tổng độ hụt khối lượng hạt trước phản ứng lớn hạt nhân sau phản ứng C tổng lượng liên kết hạt nhân trước phản ứng nhỏ hạt nhân sau phản ứng D tổng số nuclôn hạt nhân trước phản ứng lớn hạt nhân sau phản ứng Thi thử hàng tuần nhóm Kyser ơn thi THPT 178 Câu 42: Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng A lớn hay nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng B lớn tổng khối lượng hạt sau phản ứng C tổng khối lượng hạt sau phản ứng D nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng Câu 43: Chọn câu sai? A Dùng hạt α làm đạn phản ứng hạt nhân nhân tạo tốt dùng hạt β– B Phân rã phóng xạ ln ln tỏa lượng C Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững D Hạt nhân có lượng liên kết riêng nhỏ bền vững Câu 44: Phản ứng sau phản ứng hạt nhân nhân tạo A 238 92 U → α + 23490Th B 27 13 Al + α→30 15 P + n C 42 He+147 N→178 O+11 p 238 92 D U + 01 n → 239 92 U Câu 45: Các phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo tồn số A nơtrơn B protơn C nuclon D khối lượng Câu 46: Một nguyên tử trung hòa có hạt nhân giống với hạt chùm tia α Tổng số hạt nuclôn êlectron nguyên tử A B C D Câu 47: Hạt nhân ngun tử chì có 82 prôtôn 125 nơtrôn Hạt nhân nguyên tử có kí hiệu A 207 82 Pb B 125 82 Pb C 82 125 Pb 82 207 D Pb Câu 48: Phản ứng hạt nhân thực chất A trình dẫn đến biến đổi hạt nhân B tương tác nuclơn hạt nhân C q trình phát tia phóng xạ hạt nhân D q trình giảm dần độ phóng xạ lượng chất phóng xạ Câu 49: Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng, đại lượng sau hạt trước phản ứng nhỏhơn so với lúc sau phản ứng? A Tổng vecto động lượng hạt B Tổng số nuclon hạt C Tổng độ hụt khối hạt D Tổng khối lượng hạt Câu 50: Trong phương trình phản ứng hạt nhân, tổng độ hụt khối hạt trước phản ứng nhỏ tổng độ hụt khối hạt sau phản ứng lượng 0, 0186 u Cho 1u = 931, c2 MeV Phản ứng A tỏa lượng 13,7 MeV B thu lượng 17,3 MeV C thu lượng 13,7 MeV D tỏa lượng 17,3 MeV Tài liệu KYS Chia sẻ tài liệu, đề thi chất lượng 179 BẢNG ÐÁP ÁN 1:C 2:B 3:A 4:D 5:A 6:C 7:A 8:D 9:B 10:D 11:B 12:C 13:D 14:B 15:C 16:A 17:B 18:D 19:B 20:D 21:B 22:D 23:A 24:D 25:B 26:C 27:A 28:D 29:C 30:B 31:A 32:C 33:C 34:D 35:D 36:D 37:D 38:D 39:A 40:B 41:C 42:A 43:C 44:A 45:C 46:B 47:A 48:A 49:C 50:D Thi thử hàng tuần nhóm Kyser ôn thi THPT 180 ... khối lượng nghỉ hạt sau phản ứng lớn hạt nhân trước phản ứng B tổng độ hụt khối lượng hạt trước phản ứng lớn hạt nhân sau phản ứng C tổng lượng liên kết hạt nhân trước phản ứng nhỏ hạt nhân sau phản. .. hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclôn hạt nhân X lớn số nuclơn hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C lượng liên kết riêng hai hạt nhân D lượng liên kết hạt. .. III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân, thường chia làm loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát (ví dụ: phóng xạ ) + Phản ứng hạt nhân kích thích (ví dụ: phản ứng