CHỦ đề 30 PHẢN ỨNG hạt NHÂN 15 trang

CHỦ ĐỀ 30 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1) Hệ thức động lượng động vật: p = 2m.K hay K = p2 2.m 2) Xét phản ứng: A1 Z1 X1 + AZ22 X = AZ33 X + AZ44 X Giả thiết hạt A2 Z2 X đứng yên Ta có: a) Năng lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân: ∆E = m1 + m − m + m c = ∆m3 + ∆m − ∆m1 + ∆m c = ∆E + ∆E3 − ∆E1 + ∆E = A3ε3 + A ε − A1ε + A ε2 = ( K + K ) − ( K1 + K ) + Nếu ∆E > : phản ứng tỏa lượng + Nếu ∆E < : phản ứng thu lượng b) Bài toán vận dụng định luật bảo tồn: * Tổng qt: dùng để tính góc phương chuyển động hạt * ∆E = ( K + K ) − K1 * P42 = P12 + P32 − 2P1P3 cos α1 * P12 = P32 + P42 − 2P3 P4 cos α * TH1: Hai hạt bay theo phương vng góc * ∆E = ( K + K ) − K1 * P12 = P32 + P42 ⇔ m1K1 = m3K + m K * TH2: Hai hạt sinh có véctơ vận tốc * ∆E = ( K + K ) − K1 * K m3 = K4 m4 * m1v1 = m v3 + m v * TH3: Hai hạt sinh giống nhau, có động * ∆E = 2K − K1 = 2K − K1 * P1 = 2P3 cos α α = 2P4 cos 2 * TH4: Phóng xạ (hạt mẹ đứng yên, vỡ thành hạt con) Trang * ∆E = K + K * K v3 m = = K v m3 Chú ý: Khi tính vận tốc hạt thì: −13 - Động hạt phải đổi đơn vị J (Jun) ( 1MeV = 1, 6.10 J ) −27 - Khối lượng hạt phải đổi kg ( 1u = 1, 66055.10 kg ) 3) Năng lượng phân hạch - nhiệt hạch * So sánh phân hạch nhiệt hạch Phân hạch Nhiệt hạch Định nghĩa Là phản ứng hạt nhân nặng Là phản ứng hay nhiều hạt nhân nhẹ vỡ thành hai hạt nhân nhẹ (số khối tổng hợp lại thành hạt nhân nặng trung bình) vài nơtron vài nơtron Đặc điểm Là phản ứng tỏa lượng Là phản ứng tỏa lượng Điều kiện k ≥1 - Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ + k = 1: kiểm soát - Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn + k > 1: khơng kiểm sốt được, gây bùng nổ (bom hạt nhân) - Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Ưu Gây nhiễm mơi trường (phóng xạ) nhược Không gây ô nhiễm môi trường  Một số dạng tập: - Cho khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: M M Tìm lượng toả xảy phản ứng: ∆E = ( M − M ) c MeV - Suy lượng toả m gam phân hạch (hay nhiệt hạch): E = Q.N = Q - Hiệu suất nhà máy: H = m N ( MeV ) A Pci ( %) Ptp - Tổng lượng tiêu thụ thời gian t: A = Ptp t - Số phân hạch: ∆N = A Ptp t = ∆E ∆E - Nhiệt lượng toả ra: Q = m.q ; với q suất tỏa nhiệt nhiên liệu - Gọi P công suất phát xạ Mặt Trời ngày đêm khối lượng Mặt Trời giảm lượng ∆m = ∆E P.t = c2 c  Một số dạng toán nâng cao: −t * Tính độ phóng xạ H: H = −λ.N = H o e −λt = H.2 T → Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu chất phóng xạ Trang 10 Đơn vị: 1Bq ( Becoren ) = 1phân rã s Hoặc: 1Ci ( curi ) = 3, 7.10 Bq * Thể tích dung dịch chứa chất phóng xạ: Vo = Ho t T H V ; Với V thể tích dung dịch chứa H  CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Cho hạt α bắn phá vào hạt nhân nhôm ( 27 13 Al ) đứng yên, sau phản ứng sinh hạt nơtron hạt nhân X Biết m α = 4.0015u , m Al = 26,974u , m X = 29,970u , m n = 1, 0087u , 1uc = 931MeV Phản ứng toả hay thu lượng? A Toả lượng 2,9792MeV C Thu lượng 2,9792MeV B Toả lượng 2,9466MeV D Thu lượng 2,9466MeV Giải 27 30 Phương trình phản ứng: α +13 Al →0 n +15 X Ta có: Q = ( m α + m Al − m n − m X ) c = ( 4, 0015 + 26,974 − 29,97 − 1, 0087 ) 931 = 2,9792MeV ⇒ Phản ứng tỏa 2,9792 Mev ⇒ Chọn đáp án A Ví dụ 2: Phản ứng hạt nhân nhân tạo hai hạt A B tạo hai hạt C D, Biết tổng động hạt trước phản ứng 10MeV, tổng động hạt sau phản ứng 15Mev Xác định lượng tỏa phản ứng? A thu lượng Mev C tỏa lượng MeV B tỏa lượng 15 Mev D thu lượng 10 Mev Giải 2 Theo định luật bảo toàn lượng ta có: ( m1 + m ) c + Wđ1 + Wđ = ( m + m ) c + Wđ3 + Wđ ⇒ ( m1 + m − m3 − m ) c = Wđ3 + Wđ − Wđ1 − Wđ = 15 − 10 ⇒ Phản ứng tỏa Mev ⇒ Chọn đáp án C Ví dụ 3: Độ hụt khối tạo thành hạt nhân D, T, He ∆m D = 0, 0024u ; ∆m T = 0, 0087u , ∆m He = 0, 0305u Phản ứng hạt nhân 12 D +13 T →42 He +10 n tỏa hay thu lượng? A tỏa 18,0614eV B thu 18,0614eV C thu 18,0614MeV D tỏa 18,0614MeV Giải Ta có phương trình phản ứng: D +1 T →2 He + n ⇒ Q = ( ∆m α + ∆m D − ∆m T ) c = ( 0, 0305 − 0, 0087 − 0, 0024 ) 931 = 18, 0614 Mev ⇒ Phản ứng tỏa 18,0614 Mev ⇒ Chọn đáp án D Ví dụ 4: Cho phản ứng hạt nhân: p + Li → 2α + 17,3MeV Khi tạo thành 1g hêli lượng tỏa từ phản ứng A 13, 02.1023 MeV B 26, 04.1023 MeV C 8, 68.1023 MeV D 34, 72.1023 MeV Trang Giải 23 23 Số hạt α tạo thành là: N = 6, 02.10 = 1,505.10 Năng lượng tỏa tạo thành g hêli là: E = N 17,3 = 13, 02.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A 234 U đứng yên phân rã theo phương trình 92 U ⇒ α + AZ X Biết lượng tỏa phản ứng 14,15MeV, động hạt α (lấy xấp xỉ khối lượng hạt nhân theo đơn vị Ví dụ 5: Hạt nhân 234 92 u số khối chúng) A 13,72MeV B 12,91MeV C 13,91MeV D 12,79MeV Giải Phương trình: 234 92 U ⇒ α + AZ X - Bảo toàn lượng ta có: Q tỏ a = WX + Wα = 14,15 ( pt1) - Bảo toàn động lượng ta có: Pα = PX ⇒ m α Wα = m X WX ⇒ 4Wα − 230WX = ( pt2 ) ⇒ từ l ta có: Wα = 13,91MeV ⇒ Chọn đáp án C Ví dụ 6: Hạt α có động 5,3 (MeV) bắn vào hạt nhân 9 Be đứng yên, gây phản ứng: Be + α ⇒ n + X Hạt n chuyển động theo phương vng góc với phương chuyển động hạt α Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,7 (MeV) Tính động hạt nhân X? Coi khối lượng xấp xỉ số khối A 18,3 MeV B 0,5 MeV C 8,3 MeV D 2,5 MeV Giải Theo định luật bảo toản lượng ta có: Q tỏ a = Wn + WX − Wα = 5,7MeV ⇒ WX = 5, + 5,3 − Wn ⇒ WX + Wn = 11 ( pt1) 2 Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: PX = Pα + Pn ⇒ m X WX = m α Wα + m n Wn ⇒ 12WX − Wn = 21, ( pt2 ) Từ l ⇒ W = 2,5MeV ⇒ Chọn đáp án D II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Đơn vị đo khối lượng vật lí hạt nhân A kg B Đơn vị khối lượng nguyên tố (u) C Đơn vị eV c MeV c D Kg, đơn vị eV c MeV c , đơn vị khối lượng nguyên tử Trang Bài 2: Các phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn: A số nuclôn B số nơtron (nơtron) C khối lượng D số prôtôn Bài 3: Chọn phát biểu sai vận dụng định luật bảo tồn vào phóng xạ? A Phóng xạ gamma khối lượng hạt nhân khối lượng hạt nhân mẹ B Phóng xạ beta cộng có biến đổi prơtơn thành nơtron kèm theo pozitron hạt nơtrinơ C Phóng xạ beta trừ có biến đổi nơtron thành prôtôn kèm theo pozitron phản hạt nơtrinô D Trong phản ứng hạt nhân động lượng lượng toàn phần bảo toàn Bài 4: Cho phản ứng hạt nhân A α 19 B β− F + p →16 O + X , hạt nhân X hạt sau đây? C β+ D n Bài 5: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng yên phân rã thành hạt nhân B hạt α có khối lượng m B m α , có vận tốc v B v α , Kết luận hướng trị số vận tốc hạt sau phản ứng là: A Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng B Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng C Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng Bài 6: Lý khiến phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng là: A Do tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng lớn nhỏ tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng B Do có toả thu lượng phản ứng C Do hạt sinh có vận tốc lớn nên bền vững hạt nhân sinh khác hạt nhân mẹ dẫn đến khơng có bảo toàn khối lượng D Do hạt nhân sinh luôn nhẹ hạt nhân mẹ Bài 7: Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng A khối lượng hạt ban đầu nhỏ khối lượng hạt tạo thành B độ hụt khối hạt ban đầu nhỏ độ hụt khối hạt tạo thành C lượng liên kết hạt ban đầu lớn hạt tạo thành D lượng liên kết riêng hạt ban đầu lớn hạt tạo thành Bài 8: Chọn phát biểu nói phản ứng hạt nhân: A Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu B Phản ứng hạt nhân tỏa lượng tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tương tác nhỏ tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành C Phản ứng hạt nhân thu lượng tổng độ hụt khối hạt tham gia phản ứng nhỏ tổng độ hụt khối hạt nhân tạo thành D Phản ứng hạt nhân thu lượng tổng lượng liên kết hạt tham gia phản ứng lớn tổng lượng liên kết hạt nhân tạo thành Bài 9: Khi nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng, điều sau sai? A Các hạt nhân sản phẩm bền hạt nhân tương tác B Tổng độ hụt hạt tương tác nhỏ tổng độ hụt khối hạt sản phẩm Trang C Tổng khối lượng hạt tương tác nhỏ tổng khối lượng hạt sản phẩm D Tổng lượng liên kết hạt sản phẩm lớn tổng lượng liên kết hạt tương tác Bài 10: Cho phản ứng hạt nhân: A + B → C + D Nhận định sau đúng? A Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B có động lớn B Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân tỏa lượng C Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B khơng có động D Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân thu lượng B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Tính số lượng phân tử nitơ có g khí nitơ? Biết khối lượng nguyên tử lượng nitơ 13,999 (u); 1u = 1, 66.10−24 g A 43.1021 B 215.1020 C 43.1020 D 215.1021 Bài 2: Sau số nguyên tử đồng vị phóng xạ ban giảm 3,8% Hằng số phóng xạ côban là: A 39s −1 B 139s −1 Bài 3: Chất phóng xạ Xesi ( 139 35 C 0, 038h −1 D 239s −1 Cs ) có chu kì bán rã phút Hằng số phóng xạ Xesi là: −2 −1 A λ = 1, 65.10 ( s ) −3 −1 B λ = 1, 65.10 ( s ) −4 −1 C λ = 1, 65.10 ( s ) −3 −1 D λ = 1, 65.10 ( s ) Bài 4: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân Li ? Biết khối lượng hạt nhân m = 7, 0160u , khối lượng prôtôn là: m p = 1, 0073u , khối lượng nơtron là: m n = 1, 0087u , lu = 931,5 MeV c A 5,42MeV/nuclôn C 20,6MeV/nuclơn B 37,9MeV/nuclơn D 37,8MeV/nuclơn 37 17 Bài 5: Tính lượng liên kết tạo thành Cl37 , cho biết: Khối lượng nguyên tử Cl = 36,96590u ; khối lượng prôtôn, m p = 1, 00728u ; khối lượng êlectron, m e = 0, 00055u ; khối lượng nơtron, m n = 1, 00867u ; 1u = 1, 66043.10 −27 kg ; c = 2,9979.108 m s ; 1J = 6, 2418.1018 eV A 315,11eV B 316,82eV C 317, 26eV D 318, 2eV 37 30 Bài 6: Cho phản xạ hạt nhân α +13 Al →15 P + n , khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Al = 26,97435u ; m p = 29,97005u , m n = 1, 008670u , 1u = 931MeV c Phản ứng có: A toả lượng 75,3179 MeV B thu lượng 75,3179 MeV C toả lượng 1, 2050864.10 −11 J D thu lượng 2,67 MeV Bài 7: Hạt nhân phóng xạ 234 92 U đứng yên phát hạt α biến đổi thành hạt nhân 230 90 Th Năng lượng phản ứng phân rã là: Cho biết khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Th = 229,973u , m U = 233,990u , 1u = 931,5MeV c A 22,65 MeV B 14,16 keV C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG C 14,16 J D 14,4 MeV Trang Bài 1: Một hạt nhân có số khối A ban đầu đứng yên, phát hạt α với vận tốc V lấy khối lượng hạt nhân theo đơn vị khối lượng nguyên tử u số khối chúng Độ lớn vận tốc hạt nhân là: A 4V ( A − ) B 4V ( A + ) C V ( A − ) D V ( A + ) Bài 2: Một prơtơn có động Wp = 1,5MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên sinh hạt X có chất giống khơng kèm theo xạ gamA Tính động hạt X? Cho m Li = 7, 0144u ; m p = 1, 0073u ; m x = 4, 0015u ; uc = 931MeV A 9,5 MeV B 18,9 MeV Bài 3: Một hạt α bắn vào hạt nhân 27 13 C 8,7 MeV D 7,95 MeV Al tạo nơtron hạt X Cho: m α = 4, 0016u ; m n = 1, 00866u ; m Al = 26,9744u ; m X = 29,9701u ; lu = 931,5 MeV c Các hạt nơtron X có động 4MeV 1,8MeV Động hạt α là: A 3,23MeV B 5,8MeV C 7,8MeV D 8,37MeV Bài 4: Phản ứng Li + n → T + He tỏa lượng 4,8 MeV Nếu ban đầu động hạt 4 khơng đáng kể sau phản ứng động hạt T He lần lượt: (Lấy khối lượng hạt sau phản ứng m T = 3u ; m α = 4u ) A K T ≈ 2, 46 MeV, K α ≈ 2,34 MeV B K T ≈ 3,14 MeV, K α ≈ 1, 66 MeV C K T ≈ 2, 20 MeV, K α ≈ 2, 60 MeV D K T ≈ 2, 74 MeV, K α ≈ 2, 06 MeV Bài 5: Bắn hạt α có động MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên thu prôtôn hạt nhân X Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prôtôn Cho: m α = 4, 0015u ; m x = 16,9947u ; m N = 13,9992u ; m P = 1, 0073u ; lu = 931MeV c A 5, 45.106 m s B 22,15.105 m s C 30,85.106 m s D 22,815.106 m s  NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Bài 6: Hạt nhân 226 88 Ra ban đầu đứng n phóng hạt α có động 4,80 MeV Coi khối lượng hạt nhân xấp xỉ với số khối Năng lượng tồn phần tỏa phân rã là: A 4,92 MeV B 4,89 MeV C 4,91 MeV D 5,12 MeV Bài 7: Cho phản ứng hạt nhân: p + Li → 2α + 17,3MeV Khi tạo thành lg Hêli lượng tỏa từ phản ứng bao nhiêu? A 13, 02.1023 MeV B 8, 68.1023 MeV C 26, 04.1023 MeV D 34, 72.1023 MeV Bài 8: Một hạt nhân α 28,4 MeV; 234 92 234 92 U phóng xạ α thành đồng vị U 1785,42 MeV; 230 90 37 17 Th Cho lượng liên kết hạt: hạt Th 1771 MeV Một phản ứng tỏa hay thu lượng? A Thu lượng 5,915 MeV C Thu lượng 13,002 MeV Bài 9: Cho phản ứng hạt nhân 230 90 B Toả lượng 13,002 MeV D Toả lượng 13,98 MeV 37 Cl + p →18 Ar + n , khối lượng hạt nhân m ( Ar ) = 36,956889u , m ( Cl ) = 36,956563u , m ( n ) = 1, 008670u , m ( p ) = 1, 007276u , 1u = 931,5 MeV c Năng lượng mà phản ứng tỏa thu vào bao nhiêu? A Toả 1,60132 MeV B Thu vào 1,60218 MeV Trang C Toả 2,562112.10−19 J D Thu vào 2,562112.10−19 J Bài 10: Biết khối lượng m α = 4, 0015u ; m p = 1, 0073u ; m n = 1, 0087u ; 1u = 931,5MeV Năng lượng tối thiểu tỏa tổng hợp 22,4l khí hêli (ở đktc) từ nuclơn là: A 2,5.1026 MeV B 1, 71.1025 MeV C 1, 41.1024 MeV D 1,11.1027 MeV D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO 27 30 Bài 1: Hạt α động K α = 3,1 MeV đập vào hạt nhân nhôm gây phản ứng: α +13 Al →15 P + n , khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Al = 26,97435u , m P = 29,97005u , m n = 1, 008670u , u = 931,5 MeV c Giả sử hai hạt sinh có vận tốc Động hạt n là: A 8,9367 MeV B 9,2367 MeV C 8,8716 MeV D 0,013 MeV Bài 2: Một hạt nhân nguyên tử hiđrô chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân nguyên tử Li đứng yên bị hạt nhân Liti bắt giữ Sau va chạm xuất hai hạt α bay giá trị vận tốc v′ Quỹ đạo hai hạt α đối xứng với hợp với đường nối dài quỹ đạo hạt prơtơn góc ϕ = 80° Tính vận tốc v ngun tử hiđrơ? ( m p = 1, 007u ; m He = 4, 000u ; m Li = 7, 000u ; u = 1, 66055.10−27 kg ) A 2, 4.107 m s B 2.107 m s C 1,56.107 m s D 1,8.107 m s Bài 3: Hạt nhân phóng xạ X đứng yên phát tia α sinh hạt nhân Y Tốc độ khối lượng hạt sinh v α m α ; v γ m γ Biểu thức sau đúng? A v γ v α = mα m γ B v γ v α = ( m α m γ ) C v γ v α = m γ m α D v γ v α = v ( m α m γ ) Bài 4: Hạt prơtơn có động K P = 2MeV ,bắn vào hạt nhân đứng yên, sinh hai hạt nhân X có động Cho biết m P = 1, 0073u ; m Li = 7, 0144u ; m X = 4, 0015u ; 1u = 931, MeV c Động hạt X là: A 5,00124 MeV B 19,41 MeV C 9,709 MeV D 0,00935 MeV Bài 5: Bắn hạt prơtơn có khối lượng m P vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X giống hệt có khối lượng m X bay có độ lớn vận tốc hợp với phương ban đầu prơtơn góc 450 Tỉ số độ lớn vận tốc hạt X hạt prôtôn là: A mp mx B m p m x C m p m x Bài 6: Người ta dùng prôtôn bắn phá hạt nhân Bêri ( D m p ( 2m x ) Be ) đứng yên Hai hạt sinh Hêli X Biết proton có động K = 5, 45MeV Hạt Hêli có vận tốc vng góc với vận tốc hạt prơtơn có động K He = 4MeV Cho độ lớn khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X bằng: A 6,225 MeV B 1,225 MeV C 4,125 MeV D 3,575 MeV Bài 7: Dùng hạt prơtơn có động Wđ = 1, 2MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên thu hạt α có tốc độ Cho m P = 1, 0073u ; m Li = 7, 0144u ; m a = 4, 0015u , 1u = 931, MeV c Góc tạo phương bay hạt prôtôn hạt α là: A 64,80° B 78, 40° C 84,85° D 68, 40° 23 11 Na cách dùng hạt prơtơn có động 3MeV bắn vào hạt nhân đứng yên Hai hạt sinh α X Phản ứng tỏa lượng 2,4MeV Giả sử hạt α Bài 8: Người ta tạo phản ứng hạt nhân Trang bắn theo hướng vng góc với hướng bay hạt prơtơn Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị gần số khối chúng Động hạt α là: A 1,96MeV B 1,75MeV C 4,375MeV D 2,04MeV Bài 9: Hạt nhân 210 84 Po đứng yên phân rã α biến đổi thành hạt nhân 206 82 Pb Coi khối lượng 206 hạt nhân 82 Pb xấp xỉ số khối chúng (theo đơn vị u) Sau phân rã, tỉ số động hạt nhân hạt α A 103:4 B 4:103 C 2:103 D 103:2 Bài 10: Hạt prơtơn có động 5,48 MeV bắn vào hạt nhân Be yên gây phản ứng hạt nhân, sau phản ứng thu hạt nhân Li hạt X Biết hạt X bay với động 4MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt prơtơn tới (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Vận tốc hạt nhân Li là: A 0,824.10 ( m s ) B 1, 07.10 ( m s ) C 8,3.10 ( m s ) Bài 11: Một hạt nhân D có động 4MeV bắn vào hạt nhân D 10, 7.10 ( m s ) Li đứng yên tạo phản ứng: H +36 Li → 2.24 He Biết vận tốc hai hạt sinh hợp với góc 157° Lấy tỉ số hai khối lượng tỉ số hai số khối Năng lượng tỏa phản ứng là: A 18,6 MeV B 22,4 MeV C 21,2 MeV D 24,3 MeV Bài 12: Người ta tạo phản ứng hạt nhân cách dùng hạt prơtơn có động 3,60MeV bắn vào hạt nhân 23 11 Na đứng yên Hai hạt sinh α X Giả sử hạt α bắn theo hướng vng góc với hướng bay hạt prơtơn có động 4,85 MeV Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị u gần số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng bằng: A 2,40 MeV B 4,02 MeV C 1,85 MeV D 3,70 MeV Bài 13: Dùng hạt nơtron có động MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên gây phản ứng hạt 3 nhân, tạo hạt H hạt α Hạt α hạt nhân H bay theo hướng hợp với hướng tới nơtron góc tương ứng 150 300 Bỏ qua xạ γ lấy tỉ số khối lượng hạt nhân tỉ số số khối chúng Phản ứng thu lượng là: A 1,66 MeV B 1,33 MeV C 0,84 MeV D 1,4 MeV Bài 14: Dùng p có động K1 bắn vào hạt nhân Be yên gây phản ứng: p + Be → α + Li Phản ứng tỏa lượng W = 2,1 MeV Hạt nhân Li hạt α bay với động K = 3,58 MeV K = MeV Tính góc hướng chuyển động hạt α hạt p? (lấy gần khối lượng hạt nhân, tính theo đơn vị u, số khối) A 450 B 900 C 750 D 1200 Bài 15: Hạt prơtơn có động K p = MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên tạo thành hạt α hạt nhân X Hạt nhân α bay theo phương vng góc với phương chuyển động prơtơn với động 7,5 MeV Cho khối lượng hạt nhân số khối Động hạt nhân X là: A 14 MeV B 10 MeV C MeV D MeV Bài 16: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Gọi m1 m , v1 , v , K1 K tương ứng khối lượng, tốc độ, động hạt α hạt nhân Y Hệ thức sau đúng? Trang A v1 m1 K1 = = v2 m2 K Bài 17: Hạt nhân 210 84 B v m K1 = = v1 m1 K C v1 m K1 = = v m1 K D v1 m K = = v m1 K1 Po đứng yên phóng xạ α sinh hạt nhân X Biết phản ứng giải phóng lượng 2,6 MeV Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Động hạt α là: A 2,75 MeV B 3,5 eV C 2,15 MeV D 2,55 MeV III HƯỚNG DẪN GIẢI A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án C Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án B Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án B B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án D Bài 6: Chọn đáp án D Bài 7: Chọn đáp án D C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án A A A−4 Ta có phương trình phản ứng Z X →2 α + Z− Y Áp dụng bảo toàn động lượng: p α = p Y ⇒ 4.V = ( A − ) VY Độ lớn vận tốc hạt nhân là: VY = 4.V A−4 Bài 2: Chọn đáp án A Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = ( m p + m Li − 2.m X ) 931,5 = 17, 42 ( MeV ) 2.K x − K p = ∆E ⇒ K X = ∆E + K p = 9, 46 MeV Bài 3: Chọn đáp án D 27 30 Phương trình phản ứng α +13 Al →0 n +15 X Năng lượng phản ứng là: ∆E = m α + m Al − m n − m X 931,5 = −2,57 MeV Trang 10 ⇒ K n + K X − K α = ∆E ⇒ K α = 8,37 MeV Bài 4: Chọn đáp án D Vì bỏ qua động ban đầu nên ta có: p T = pα ⇒ m T K T = m α K α ⇒ 3.K T − 4.K α = Mặt khác: K T + K α = 4,8 ( MeV ) (1) (2) Từ (1) (2) ⇒ K T = 2, 74 ( MeV ) K α = 2, 06 ( MeV ) Bài 5: Chọn đáp án A 14 17 Phương trình phản ứng α + N →1 p +8 X Năng lượng phản ứng: E = ( m α + m N − m X − m p ) c = −1, 211( MeV ) Ta có: K X + K p = K α + E = 2, 789 MeV Vì hai hạt sinh có tốc độ nên Kp KX = mp mX = ⇒ 17.K p − K X = 17 ⇒ K p = 0,155 MeV = m.v 2 ⇒ Vận tốc hạt prôtôn là: v = 5, 473.106 ( m s )  NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Bài 6: Chọn đáp án B 2 Áp dụng bảo toàn động lượng: p X = p α ⇒ p α = p X ⇒ m X K X = m α K α ⇒ Động X: K X = 4.4,8 = 0, 0865 ( MeV ) 222 Năng lượng tồn phần tỏa phóng xạ: E = K X + K α = 4,8864MeV Bài 7: Chọn đáp án A Phản ứng tạo hạt α tỏa 17,3 MeV ⇒ hạt α tỏa 8,65 MeV m.N A = 1,505.1023 hạt Trong 1(g) He có N = A Năng lượng tỏa là: E = N.8, 65 = 13, 02.1023 MeV Bài 8: Chọn đáp án D Phương trình phản ứng: 234 92 230 U →42 α + 90 Th Năng lượng tỏa phản ứng: E = E lk α + E lk Th − E lk U = 13,98 MeV Bài 9: Chọn đáp án B Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = ( m Cl + m p − m Al − m n ) 931,5 = −1, 60218 ( MeV ) Bài 10: Chọn đáp án B Ta có: E lk = 2.m p + 2.m n − m α c = 28, 41 MeV 23 Số hạt 22,4l khí He là: N = n.N A = 6, 02.10 Năng lượng tỏa là: E = 28, 41.6, 023.1023 = 1, 71.1025 MeV D VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Trang 11 Bài 1: Chọn đáp án D Năng lượng phản ứng là: E = ( m α + m Al − m P − m n ) 931,5 = −2, 7013 ( MeV ) Mặt khác: E = K P + K n − K α ⇒ K P + K n = 0,39865 MeV Vì v P = v n ⇒ Kp Kn = mp mn = 30 ⇒ K p − 30K n = (1) (2) Từ (1) (2) ⇒ K P = 0,386 MeV; K n = 0, 013 MeV Bài 2: Chọn đáp án B Ta có lượng tỏa thu vào phản ứng: ∆E = ( m p + m Li − 2.m α ) 931,5 = 6,5205 ( MeV ) Mặt khác: 2.K α − K p = ∆E = 6,5205 Ta lại có: cos80 = pp 2.pα ⇒ p p2 p α2 (1) = 0,12 ⇒ K p = 4.K α 0,12 (2) Từ (1) (2) ⇒ K α = 4, 29 ( MeV ) ; K p = 2, 06 ( MeV ) MeV Vận tốc prôtôn là: K p = 2, 06 ( MeV ) = 1.931,5 v ⇒ v = 2.10 ( m s ) c Bài 3: Chọn đáp án A vY mα = Theo định luật bảo toàn động lượng: p α = p Y ⇒ m α v α = m Y v Y ⇒ vα mY Bài 4: Chọn đáp án C Ta có phương trình phản ứng p + Li → X + X Áp dụng bảo toàn số khối bảo tồn điện tích ⇒ X α Năng lượng phản ứng hạt nhân: ∆E = m p + m Li − 2.m X 931,5 = 17, 42 MeV Mà: 2.K X − K p = ∆E ⇒ K X = ∆E + K p = 9, 709 ( MeV ) Bài 5: Chọn đáp án D Ta có phương trình phản ứng p + Li → X + X Ta có: cos 45 = ⇒ pp pX = mp vp m X v X pp pX = = 2⇒ 2 mp vX = vp 2.m X Bài 6: Chọn đáp án D Ta có phương trình phản ứng p + Be →2 α + X 2 Bảo toàn động lượng ⇒ p X = p p + p α ⇒ 6.K X = K p + 4.K α Trang 12 Động hạt nhân X là: K X = 3,575 MeV Bài 7: Chọn đáp án C Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = m p + m Li − 2.m X 931,5 = 17, 42 MeV 2.K X − K p = ∆E ⇒ K X = Ta có: cos ϕ = pp 2.p α ∆E + K p = 9,31 MeV 1, ⇒ ϕ = 84,85° 4.4.9,31 ⇒ cos ϕ = Bài 8: Chọn đáp án C 23 20 Ta có phương trình phản ứng: p +11 Na →2 α +10 Ne Ta có: K α + K X = ∆E + K p = 5, MeV (1) 2 Mà: p X = p p + p α ⇒ m X K X = m p K p + m α K α Thay số vào ta được: 20.K X − 4.K α = (2) Từ (1) (2) ⇒ K X = 1, 025 ( MeV ) K α = 4,375 ( MeV ) Bài 9: Chọn đáp án C Phương trình phản ứng: 210 84 206 Po →24 α +82 Pb Áp dụng bảo toàn động lượng: p α = p p ⇒ p α2 = p Pb ⇒ m α K α = m Pb K Pb ⇒ K Pb m α = = = K α m Pb 206 103 Bài 10: Chọn đáp án C Phương trình phản ứng là: p + Be →3 Li + X Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p 2Li = p 2p + p 2X ⇒ m Li K Li = m p K p + m X K X ⇒ Động hạt nhân Li là: K Li = 2, 497 = m.v 2 ⇒ Vận tốc hạt nhân Li là: v = 2.2, 497 c = 8,3.106 m s 7.931,5 Bài 11: Chọn đáp án C pD = 0,1994 Ta có: cos 78,5 = 2.p α p 2D m K ⇒ = 0,39882 = D D pα m α K α ⇒ Động hạt α là: K α = 2.4 = 12,57 MeV 4.0,159 ⇒ 2.K α − K D = E = 21, MeV Trang 13 Bài 12: Chọn đáp án A 23 20 Phương trình phản ứng là: p +11 Na →2 α +10 X 2 Áp dụng bảo toàn động lượng: p X = p α + p p ⇒ 20.K X = 4.4,85 + 1.3, ⇒ K X = 1,15 MeV Năng lượng tỏa phản ứng này: K X + K α − K P = ∆E = 2, MeV Bài 13: Chọn đáp án A Phương trình phản ứng: n + Li →1 H + α Ta có: p n = 2.m n K n = 2.2 = ⇒ p n = Áp dụng định lý hàm số sin ta có: pα pn = sin ( 135° ) sin ( 30 ) ⇒ pα = ⇒ K α = 0, 25 MeV Áp dụng định lý hàm số sin ta có: pn pT = sin ( 135° ) sin ( 15 ) ⇒ pT = 0, 732 ⇒ K T = 0, 089 MeV Năng lượng phản ứng là: E = K α + K T − K n = −1, 66 MeV Bài 14: Chọn đáp án B Ta có: K Li + K α − K1 = W ⇒ K1 = 5, 48 MeV = K p cos ϕ = p α2 + p p2 − p Li2 2.pα p p = 4.K α + K p − 6.K Li 4.K α K p =0 ⇒ ϕ = 90° Bài 15: Chọn đáp án D Phương trình phản ứng: p + Be →2 α + X Bảo toàn động lượng: p 2X = p α2 + p 2p ⇒ m X K X = m α K α + m p K p ⇒ Động hạt nhân X: 4.7,5 + KX = = ( MeV ) Bài 16: Chọn đáp án C Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: v m p α = p X ⇒ mα v α = m X v X ⇒ α = X vX mα 2 Mặt khác: p α = p X ⇒ p α = p X ⇒ m α K α = m X K X ⇒ ⇒ K X mX = K α mα v1 m K1 = = v m1 K Trang 14 Bài 17: Chọn đáp án D Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p Pb = p α ⇒ p Pb = p α2 ⇒ m α K α = m Pb K Pb ⇒ 4.K α − 206.K Pb = K α + K Pb = 2, ( MeV ) ⇒ K α = 2,55MeV; K Pb = 0, 05 ( MeV ) Trang 15 ... Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B có động lớn B Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân tỏa lượng C Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân. .. Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu B Phản ứng hạt nhân tỏa lượng tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tương tác nhỏ tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành C Phản ứng hạt. .. đáp án A Ví dụ 2: Phản ứng hạt nhân nhân tạo hai hạt A B tạo hai hạt C D, Biết tổng động hạt trước phản ứng 10MeV, tổng động hạt sau phản ứng 15Mev Xác định lượng tỏa phản ứng? A thu lượng Mev