Đột phá 8+ vật lý

HDeducation CHƯƠNG: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM CHUYÊN ĐỀ: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Phương pháp giải Bài tập yêu cầu tính quãng đường áp dụng Ví dụ: Một vật chuyển động thẳng với vận tốc công thức 30 km/h Quãng đường vật bao nhiêu? Hướng dẫn Quãng đường vật tính bởi: S = v.t = 30.2 = 60 km Bài tập yêu cầu xác định thời điểm vị trí gặp Ví dụ: Cùng lúc hai điểm A B cách nhau hai vật chuyển động thẳng Ta làm 100m có hai vật chuyển động thẳng theo hướng theo bước: từ A đến B Vật từ A có vận tốc 20 m/s, vật từ B có vận tốc 10 m/s Sau hai vật gặp nhau? Hướng dẫn Bước 1: Chọn gốc tọa độ chiều dương Chọn gốc tọa độ A, chiều dương hướng từ A đến B HDedu - Page HDeducation Bước 2: Viết phương trình chuyển động vật x1 = x01 + v1.t Phương trình chuyển động vật: x2 = x02 + v2 t x1 = x01 + v1.t = + 20.t Bước 3: Cho x1 = x2 giải phương trình tìm x2 = x02 + v2 t = 100 + 10.t thời điểm gặp t Hai vật gặp x1 = x2 ⇔ 20t = 100 + 10t ⇒ t = 10 ( s ) Bài tập cho đồ thị x(t), hỏi tốc độ v ta làm theo Ví dụ: Đồ thị tọa độ, thời gian xe chuyển bước sau: động thẳng có dạng hình vẽ Tốc độ xe bao nhiêu? Hướng dẫn Bước 1: Xác định hai cặp giá trị (x,t) đồ thị Từ đồ thị ta đọc hai cặp giá trị (x,t) thời điểm t1 = x1 = 3m t2 = s x2 = 6m ( x ; t ) ( x ; t ) 1 2 Bước 2: Tính quãng đường mà vật Quãng đường vật được: S = x2 − x1 S = x2 − x1 = − = 3m Bước 3: Tính khoảng thời gian tương ứng Khoảng thời gian: t = t2 − t1 t = t2 − t1 = − = s Bước 4: Tính tốc độ vật Tốc độ chuyển động: v= S t v= S = = 1, 5m / s t HDedu - Page HDeducation Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Phương trình chuyển động chất điểm dọc trục Ox có dạng x = + 40t (x đo km t đo giờ) Chất điểm xuất phát từ vị trí vận tốc bao nhiêu? A từ điểm O, với vận tốc 5km/h B từ điểm O, với vận tốc 40km/h C từ điểm M cách O 5km với vận tốc 5km/h D từ điểm M cách O 5km với vận tốc 40km/h Ví dụ 2: Lúc sáng, bác Minh lái xe từ Hà Nội thẳng đường cao tốc đến nhà Lâm cách 100km Để kịp đón Lâm lúc 9h 30 phút bác Minh phải chạy xe với vận tốc A 40 km/h B 60 km/h C 100 km/h D 120 km/h Ví dụ 3: Một tơ chạy đoạn đường AB Trong nửa đoạn đường đầu, ô tô chạy với vận tốc 60km/h, nửa đoạn đường sau, ô tô chạy với tốc độ 40km/h Tốc độ trung bình tơ qng đường AB A 50km/h B 45km/h C 48km/h D 54km/h HDedu - Page HDeducation Bài tập tự luyện Câu Chọn phương trình chuyển động thẳng khơng xuất phát từ gốc tọa độ ban đầu hướng gốc tọa độ A x = 15 + 40t B x = 80 – 30t C x = -60t D x = -60 – 20t Câu Hai người xe đạp xuất phát lúc, từ hai địa điểm M N cách 50km Người từ M đến N với tốc độ 10km/h, người từ N tới M có vận tốc 15km/h Hãy tính xem sau họ gặp cách M bao nhiêu? A 2h; 20km B 2h; 30km C 3h; 30km D 4h; 20km Câu Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc v = 2m/s lúc t = 2s vật có tọa độ x = 5m Phương trình tọa độ vật là: A x = 2t + (m) B x = -2t + (m) C x = 2t + (m) D x = -2t + (m) Câu Lúc giờ, ô tô từ Hà Nội Hải Phịng với vận tốc 52km/h, lúc xe thứ hai từ Hải Phòng Hà Nội với vận tốc 48km/h Biết Hà Nội cách Hải Phòng 100km (coi đường thẳng) Hỏi vào lúc 8h30 phút hai xe cách bao nhiêu? A 26 km B 76 km C 50 km D 98 km Câu Một xe máy chuyển động thẳng Trên phần ba đoạn đường đầu tiên, xe với tốc độ 36km/h Trên hai phần ba đoạn đường lại, xe với tốc độ v2 Biết tốc độ trung bình đoạn đường 27km/h Tìm tốc độ v2 ? A 21 km/h B 24 km/h C 18 km/h D 25 km/h Câu Cùng lúc hai điểm A B cách 10km có hai tơ chạy chiều đường thẳng từ A đến B Vận tốc ô tô chạy từ A 54km/h ô tô chạy từ B 48 km/h Chọn A làm mốc, chọn thời điểm xuất phát hai xe ô tô làm mốc thời gian chọn chiều chuyển động hai xe làm chiều dương Tính khoảng thời gian từ lúc hai ô tô xuất phát đến lúc ô tô A đuổi kịp ô tô B khoảng cách từ A đến địa điểm hai xe gặp nhau? A giờ; 54 km B 20 phút; 72 km C 40 phút; 90 km D giờ; 108 km Đáp án: 1–B 2–A 3–C 4–C 5–B 6-C HDedu - Page HDeducation CHƯƠNG CHUYÊN ĐỀ 2: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP 1.Phương pháp giải Bài tập hỏi tính vận tốc, quãng đường, gia tốc,… áp Ví dụ: Một đồn tàu rời ga chuyển động thẳng dụng công thức phù hợp theo bước: nhanh dần Sau phút, tàu đạt tốc độ 54 km/h Hỏi gia tốc đoàn tàu bao nhiêu? Hướng dẫn Bước 1: Xác định đại lượng đề cho đồng Bài cho thời gian t = phút = 60 s Tàu rời ga nên thời đổi đơn vị: vận tốc ban đầu 0: vo=0 m/s phút = 60 giây Tốc độ vật sau phút v=54 km/h = 15m/s 3,6 km/h = m/s Bước 2: Viết biểu thức xuất đại lượng đề v − v0 Ta có: v = v0 + a.t ⇒ a = cho rút đại lượng cần tính t Bước 3: Thay số tính Thay số ta được: a = 15 − = 0, 25 m / s 60 Bài tập xác định thời điểm, vị trí gặp hai Ví dụ: Hai xe máy xuất phát từ A chuyển HDedu - Page HDeducation vật ta làm theo bước sau: động hướng Xe thứ chuyển động nhanh dần không vận tốc đầu với gia tốc m/s2 Xe thứ hai chuyển động chậm dần với vận tốc đầu 10 m/s gia tốc có độ lớn m/s2 Sau hai xe gặp lại nhau? Hướng dẫn Bước 1: Chọn gốc tọa độ chiều dương Chọn gốc tọa độ A, chiều dương chiều chuyển động hai xe Do đó: x01 = x02 = Xe thứ có: v01 = 0; a1 = m / s Xe thứ hai có: v02 = 10;a1 = −3m / s (vì chuyển động chậm dần đều) Bước 2: Viết phương trình chuyển động vật Phương trình chuyển động: 1 x1 = x01 + v01t + a1t x2 = x02 + v02 t + a2 t 2 x1 = x01 + v01t + a1t = 2,5t 2 Bước 3: Cho x1= x2 giải phương trình tìm thời điểm gặp t x2 = X 02 + v02 t + a2 t = 10t − 1,5t 2 Một số công thức giải nhanh Trường hợp Công thức giải nhanh Quãng đường vật giây thứ n 1  Sn = v0 + a  n −  2  Quãng đường vật n giây cuối   Sn = nvo + na  t − n    Thời gian rơi tự Vận tốc vật rơi tự chạm đất t= 2h g v = gh HDedu - Page HDeducation 2.Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một tơ chuyển động với vận tốc 20 m/s thấy ổ gà phía trước, người lái xe hãm phanh đột ngột Khi xe chuyển động thẳng chậm dần Cho tới dừng lại, ô tô thêm 200 m Gia tốc ô tô A -1 m/s2 B m/s2 C.-2 m/s2 D m/s2 Ví dụ 2: Một vật chuyển động với vận tốc 10 m/s đột ngột tăng tốc chuyển động nhanh dần với gia tốc m/s2 Quãng đường vật sau 10s kể từ tăng tốc A 50 m B 100 m C 200 m D 500 m Ví dụ 3: Một tơ chuyển động với vận tốc 20 m/s hãm phanh chuyển động chậm dần Sau qng đường 100 m tơ dừng hẳn Quãng đường ô tô giây thứ bằng: A 10 m B 15 m C 20 m D 30 m Ví dụ 4: Một vật chuyển động thẳng chậm dần với vận tốc ban đầu 10 m/s Sau chuyển động giây vận tốc lại m/s Quãng đường vật giây cuối trước dừng lại bằng: A m B 16 m C m D m Ví dụ 5: Một vật thả rơi tự từ độ cao h so với mặt đất nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Sau 5s kể từ thả vật chạm đất Độ cao h vận tốc vật chạm đất có giá trị A h = 100 m, v = 100 m/s B h = 125 m, v = 100 m/s C h = 125 m, v = 50 m/s D h = 100 m, v = m/s Ví dụ 6: Một vật rơi tự độ cao h nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 Trong giây cuối trước chạm đất vật rơi 80 m Thời gian rơi tự vật A s B.5 s C 10 s D 12 s HDedu - Page HDeducation Ví dụ 7: Trên đoạn đường AB dài 400 m, người xe đạp có vận tốc ban đầu m/s hướng phía B chuyển động nhanh dần với gia tốc m/s2 Cùng lúc đó, người xe máy qua B với tốc độ 18 m/s hướng phía A chuyển động chậm dần với gia tốc m/s2 Sau hai xe gặp nhau? A 10 s B 15 s C 20 s D s Ví dụ 8: Chuyển động xe máy mô tả đồ thị Chuyển động xe máy chuyển động A Đều khoảng thời gian từ s đến 20 s, chậm dần khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s B Chậm dần khoảng thời gian từ s đến 20 s nhanh dần khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s C Đều khoảng thời gian từ 20 s đến 60 s, chậm dần khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s D Nhanh dần khoảng thời gian từ s đến 20 s, khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu Vận tốc chất điểm chuyển động dọc theo trục Ox cho hệ thức v = 15 − 3t ( m / s ) Gia tốc vận tốc chất điểm lúc t = s A a = 3m/s2; v = -1m/s B a = 3m/s2; v = m/s C a = -8 m/s2; v = -1m/s D a = -3m/s2; v = m/s Câu Một ô tô chuyển động với vận tốc 54 km/h người lái xe hãm phanh Ơ tô chuyển động thẳng chậm dần sau s dừng lại Qng đường s mà tơ chạy thêm kể từ lúc hãm phanh bao nhiêu? HDedu - Page HDeducation A 30 m B 82,6 m C 252 m D 135 m Câu Chọn câu sai? Chất điểm chuyển động dọc theo chiều với gia tốc a = m/s2, có nghĩa A lúc đầu vận tốc sau 1s vận tốc m/s B lúc đầu vận tốc m/s sau s vận tốc m/s C lúc đầu vận tốc m/s sau s vận tốc 14 m/s D lúc đầu vận tốc m/s sau s vận tốc 12 m/s Câu Một xe chạy với vận tốc 54 km/h phát ổ gà trước mặt Bác tài xế phanh gấp xe dừng lại sau s Quãng đường xe chạy giây cuối là: A 1,5 m B 24 m C 36 m D 37,5 m Câu Một xe chuyển động thẳng biến đổi có phương trình vận tốc v = 10 – 2t, t tính theo s, v tính theo m/s Quãng đường mà xe s là: A 26 m B 16 m C 36 m D 49 m Câu Một xe máy chuyển động nhanh dần với vận tốc ban đầu 10 m/s Trong giây thứ 5, xe 28 m Tính gia tốc xe máy? A m/s2 B m/s2 C m/s2 D 0,5 m/s2 Câu 7: Lúc 7h vị trí A B cách 150 m có xe chuyển động ngược chiều đến gặp Xe đạp xuất phát từ A chuyển động với vận tốc m/s, xe máy xuất phát từ B chuyển động nhanh dần không vận tốc đầu với gia tốc m/s2 Hai xe gặp sau: A s B 10 s C 12 s D 15 s Câu 8: Đặc điểm đặc điểm chuyển động rơi tự do? A Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ xuống B Chuyển động thẳng nhanh dần C Tại nơi gần mặt đất, vật rơi tự D Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc khác Câu 9: Hai vật thả rơi tự đồng thời từ hai độ cao khác h1 h2 Khoảng thời gian rơi vật thứ lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi vật thứ hai Bỏ qua lực cản khơng khí Tính tỉ số độ cao h1 ? h2 A B 0,5 C D 0,25 Câu 10: Hình bên đồ thị vận tốc – thời gian vật chuyển động thẳng Gia tốc xe khoảng thời gian từ 5s đến 10s A 0,5 m/s2 B 0,4 m/s2 C 0,6 m/s2 D 0,8 m/s2 Đáp án: 1- D 2-A 3-C 4- A 5–A 6–A 7–B –D –C 10 -D HDedu - Page HDeducation CHƯƠNG CHUYÊN ĐỀ 3: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải Vận dụng công thức định nghĩa để tính Ví dụ: Một cánh quạt quay với tốc độ 200 đại lượng chuyển động tròn vòng/phút Biết cánh quạt dài 50cm Tốc độ dài Chú ý: đổi đơn vị: điểm đầu cánh quạt bao nhiêu? • vịng / phút = • độ = π π 30 rad / s rad 180 Hướng dẫn Bài cho biết tốc độ góc: ω = 200 vịng/phút Ta cần đổi đơn vị rad/s π 20π rad / s • = 60 phút = 3600 giây 200 vòng/phút = 200 • ngày = 86400 giây Độ dài cách quạt bán kính quỹ đạo 30 = Với tập xe chuyển động, tốc độ dài của điểm đầu cánh quạt R = 50 cm = 0,5 xe tốc độ dài điểm nằm m vành bánh xe Tốc độ dài: v = ω R = 20π 0,5 ≈ 10,5 m / s HDedu - Page 10 HDeducation Dạng 2: Độ hụt khối lượng liên kết Phương pháp giải Vận dụng cơng thức tính độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng Độ hụt khối: 60 27 Co có khối lượng m Co = 59,934 u Biết khối lượng hạt m p = 1, 007276 u , m n = 1, 008665 u Độ hụt khối ∆m =  Z.m p + ( A − Z ) m n  − m hạt nhân Năng lượng liên kết: Wlk = Amc Ví dụ: Hạt nhân ∆m =  Z.m p + ( A − Z ) m n  − m =  27.1, 007276 + ( 60 − 27 ) 1, 008665 − 59,934 Chú ý: Sau tính độ hụt khối ta cần lấy giá trị nhân với 931,5 lượng liên kết = 0,548u đơn vị MeV Năng lượng liên kết: Đổi đơn vị: Wlk = ∆m.c = 0,548.u.c 1eV = 1, 6.10 −19 J 1MeV = 10 eV = 1, 6.10 −13 = 0,548.931,5 J MeV c = 510,5MeV c2 Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Khối lượng hạt nhân nguyên tử nhôm 27 13 Al 26,9803 u Khối lượng prôtôn nơtron 1,00728 u 1,00866 u Biết u = 931,5 MeV / c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân nhôm là: A 219,44 MeV/ nuclôn B 8,13 MeV/ nuclơn Ví dụ 2: Hạt nhân 16 C 211,14 MeV/ nuclơn D 7,82 MeV/ nuclơn O có lượng liên kết 128 MeV Biết khối lượng nơtron m n = 1, 008665 u , prôtôn m p = 1, 007276 u u = 931,5 MeV / c Khối lượng hạt nhân là: A 15,8665 u B 15,9901 u C 15,7276 u D 15,8472 u Ví dụ 3: Cho khối lượng prôtôn nơtron m p = 1, 0073 u m n = 1, 0087 u Khối lượng hạt nhân 40 18 Ar , 36 Li , 230 90 Th 39,9525 u, 6,0145 u, 229,9737 u So sánh sau độ bền vững hạt nhân? A Ar bền vững Li B Li bền vững Th C Th bền vững Ar D Ba hạt nhân bền vững HDedu - Page 313 HDeducation Bài tập tự luyện 27 13 Câu 1: Cho hạt nhân Al (nhơm) có khối lượng m Al = 26,9972u Tính độ hụt khối hạt nhân biết m p = 1, 0073 u, m n = 1, 0087 u ? A ∆m = 0,1295u Câu 2: Hạt nhân B ∆m = 0, 0295u 235 92 C ∆m = 0, 2195u D ∆m = 0, 0925u U có lượng liên kết 1784 MeV Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 5,46 MeV/ nuclôn B 12,48 MeV/ nuclôn C 19,39 MeV/ nuclôn D 7,59 MeV/ nuclôn Đáp án: 1–C 2–D PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu 1: Hạt nhân 210 84 Po có điện tích là: A 210 e C 84 e B –126 e Câu 2: Cho hạt nhân 235 92 D U (Urani) có m U = 235, 098 u Tính lượng liên kết hạt nhân theo đơn vị Jun, biết khối lượng nuclôn m p = 1, 0073 u, m n = 1, 0087 u 1u = 931, MeV / c A ∆E = 2,7.10−13 J B ∆E = 2, 7.10−16 J C ∆E = 2, 7.10−10 J D ∆E = 2, 7.10−19 J Câu 3: Hạt nhân đơteri 12 D có khối lượng 2,0136 u Biết khối lượng prôtôn 1,0073 u khối lượng nơtron 1,0087 u Năng lượng liên kết hạt nhân : A 0,67 MeV B 1,86 MeV C 2,02 MeV D 2,23 MeV Câu 4: Giả sử hai hạt X Y có độ hụt khối số nuclơn hạt nhân X lớn số nuclôn hạt nhân Y, A lượng liên kết riêng hai hạt nhân B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C hạt nhân Y bền vững hạt nhân X D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Câu 5: Cho hạt nhân 230 90 Th (Thori) có m Th = 230, 0096 u Tính lượng liên kết hạt nhân biết khối lượng nuclôn m p = 1, 0073 u, m n = 10087 u, u = 931,5 MeV / c2 A 1737,62 MeV/ nuclôn B 5,57 MeV/ nuclôn C 7,55 MeV/ nuclôn D 12,41 MeV/ nuclôn Đáp án: 1–C 2–C 3–D 4–C 5–C HDedu - Page 314 HDeducation CHƯƠNG 7: VẬT LÝ HẠT NHÂN CHUYÊN ĐỀ 2: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Định nghĩa Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến Ví dụ: dùng hạt alpha làm “đạn” bắn “vỡ” hạt biến đổi hạt nhân nhân Urani Phân loại Có hai loại phản ứng hạt nhân: Ví dụ: • Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt khác bền 210 84 • Phản ứng hạt nhân tương tác với dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác 206 Po → 42 α +82 Pb 17 α +14 N →1 p + O Chú ý: Các hạt sơ cấp viết kí hiệu hạt nhân: 11 p;10 n;0−1 e, Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Tổng quát phản ứng hạt nhân: A1 Z1 Ví dụ: A + AZ22 B →AZ33 C + AZ44 D • Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A = A + A • Bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 • Bảo tồn động lượng: uur uur uur uur p A + pB = pC + p D uur uur uur uur pα + p N = p p + pO • Bảo tồn lượng tồn phần Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo toàn khối lượng Năng lượng phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân tính ( ) Q = mtrước − m sau c 17 Ví dụ: 42 α +14 N →1 p + O Q = ( mα + m N − m p − mO ) c2 • Nếu Q > phản ứng tỏa lượng • Nếu Q < phản ứng thu lượng Biến đổi cơng thức ta có số cơng thức tính lượng phản ứng khác: HDedu - Page 315 HDeducation Q = WlkO + Wlkp − Wlkα − WlkN Q =W liên kết sau −W liên kết trước = K sau − K trước (K động năng) = KO + KP − Kα − K N = ( ∆m sau − ∆m trước ) c = ( ∆m O + ∆m p − ∆m α − ∆m N ) c Chú ý: Trong cơng thức tính, hạt sơ cấp p, n, e có độ hụt khối nên lượng liên kết Có loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng Ví dụ: thường gặp • Phản ứng phân hạch: hạt nhân nặng vỡ thành hạt nhân nhẹ 235 140 n + 92 U →94 38 Sr + 54 Xe + n H +13 H →42 He +10 n • Phản ứng nhiệt hạch: hạt nhân nhẹ ( A < 10 ) kết hợp với thành hạt nhân nặng (cần nhiệt độ cao) Phóng xạ Định nghĩa: phóng xạ tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành nhân khác Ứng với loại tia phóng xạ khác phóng xạ có tên gọi khác Tên Loại tia phóng xạ Kí hiệu Đặc điểm Là chùm hạt nhân He phóng với tốc độ khoảng Phóng xạ anpha Tia anpha α 2.107 m / s Làm ion hóa khơng khí Chỉ vài cm khơng khí Phóng xạ bêta trừ Tia bêta trừ −1 β Là chùm hạt êlectron phóng xa với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng Làm ion hóa mơi trường yếu tia anpha Có thể vài mét khơng khí Phóng xạ Tia bêta cộng +1 β Là chùm pơzitron ( e ) phóng với tốc độ xấp xỉ tốc +1 HDedu - Page 316 HDeducation Tên Loại tia phóng xạ Kí hiệu bêta cộng Đặc điểm độ ánh sáng Làm ion hóa mơi trường yếu tia anpha Có thể vài mét khơng khí Là xạ điện từ có bước sóng ngắn tia X Phóng xạ gamma Tia gamma γ Đi vài mét bê tông Vô nguy hiểm với thể người Đặc điểm phóng xạ: • Là q trình tự phát, khơng chịu tác động yếu tố bên ngồi (nhiệt độ, ) • Là q trình ngẫu nhiên, ta khơng biết lúc hạt nhân phân rã Định luật phóng xạ 210 84 Ví dụ: Po (Poloni) có chu kì bán rã Chất phóng xạ có đặc điểm sau thời 138 ngày gian T nửa số hạt nhân bị phân rã Ban đầu có 210 g Po (1 mol), số hạt nhân tương thành hạt nhân khác gọi chu kì bán rã ứng 6, 02.10 23 hạt nhân Sau 276 ngày khối Giả sử ban đầu có N hạt nhân, khối lượng lượng Po lại bao nhiêu? m thời điểm t, lượng chất phóng xạ lại: m ( t ) = m N ( t ) = N t − T − t T = m e −λt = N e −λt ln Trong đó: λ = gọi số phóng xạ đặc T trưng cho loại chất phóng xạ Hướng dẫn m = m − t T 276 = 210.2 138 = 210.2−2 = 52,5g Số hạt nhân lại: N = N λ= − t T 23 = 6, 02.10 276 138 = 1,505.1023 ln ln = = 5,8.10 −8 T 138.86400 Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu Chú ý: Khi tính số phóng xạ chu kì T phải chất phóng xạ, ta dùng đại lượng độ phóng đổi đơn vị giây xạ Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ thời Độ phóng xạ Po thời điểm t = 276 ngày điểm t tích số phóng xạ số lượng hạt nhân phóng xạ chứa lượng chất thời điểm t H = λ.N H = λ.N = 5,8.10−8.1,505.1023 = 8, 729.1015 Bq Đơn vị H becơren (Bq), curi (Ci) Becơren = phân rã / giây Ci = 3, 7.1010 Bq Độ phóng xạ ban đầu: H = λ.N Độ phóng xạ ban đầu: H = λ.N = 5,8.10−8.6, 02.1023 = 3, 49.1016 Bq Như độ phóng xạ giảm theo hàm mũ: HDedu - Page 317 HDeducation H = H − t T = H e −λt Ứng dụng đồng vị phóng xạ: • Tính tuổi mẫu vật • Đo thể tích máu • Xạ trị ung thư PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định sản phẩm phản ứng hạt nhân Phương pháp giải Để xác định sản phẩm phản ứng hạt nhân Ví dụ: Xác định hạt X phản ứng sau: (tìm điện tích hạt nhân số khối) ta làm theo p + Be →4 He + X bước sau: p + Be →24 He + AZ X Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng, điền số khối điện tích hạt biết, đặt ẩn Z A hạt cần tìm Bước 2: Áp dụng định luật bảo tồn điện tích để Theo định luật bảo tồn điện tích ta có: tìm Z 1+ = + Z ⇒ Z = Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn số khối để tìm Theo định luật bảo tồn số khối: A 1+ = + A ⇒ A = Vậy X : 36 X Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Xác định hạt X phản ứng: A α 19 F + p →16 O+X B 37 Li C 94 Be D β− C α D 13 H Ví dụ 2: Trong phản ứng 37 Li + p → 2X hạt X là: A β− B β+ Ví dụ 3: Dùng hạt nhân 12 H bắn vào hạt nhân 10 B, người ta thấy sản phẩm tạo thành có hạt anpha Số hạt anpha tạo thành là: A B Ví dụ 4: Trong dãy phân rã phóng xạ: A 3α 4β C 235 92 B 7α 4β X→ 207 82 D Y có hạt α β phát ra? C 4α 7β D 7α 2β HDedu - Page 318 HDeducation Bài tập tự luyện Câu 1: Chất phóng xạ 209 84 Po chất phóng xạ anpha Chất tạo thành sau phóng xạ chì (Pb) Phương trình phóng xạ trình là: A 209 84 Po → 42 He + 207 80 Pb B 209 84 Po → 42 He + 213 86 C 209 84 Po → 42 He + 205 82 Pb D 209 84 Po → 42 He + 82 205 Pb Pb Câu 2: Chọn đáp án đúng? Bắn hạt proton vào nhân bia 37 Li Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống hệt bay Hạt X là: A Đơteri B Prôtôn C Nơtron D Heli Đáp án: 1–C 2–D HDedu - Page 319 HDeducation Dạng 2: Năng lượng phản ứng hạt nhân Phương pháp giải Áp dụng công thức tính lượng tùy vào kiện đầu cho Q = ( mtrước − m sau ) c Ví dụ: Phản ứng: 13 H + 11 H → α biết động hạt là: K H = 1,12MeV K H = 2, 25MeV , K α = 4,38MeV =W liên kết sau −W liên kết trước Q = K sau − K trước = K α − K H − K H = K sau − K trước 1 = 4,38 − 1, 21, −2, 25 = 0,92 > = ( ∆m sau − ∆m trước ) c Vậy phản ứng tỏa lượng 0,92 MeV Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho phản ứng 37 17 Cl + 11p → 37 18 Ar + 10 n Phản ứng tỏa hay thu vào lượng? Biết m Ar = 36,956889 u, m Cl = 36,956563 u, m n = 1, 008665 u, m p = 1, 007276 u, u = 931,5 MeV / c A Tỏa 1,6 MeV B Thu 1,6 MeV C Tỏa 3,2 MeV D Thu 3,2 MeV Ví dụ 2: Hạt nhân Po đứng yên phóng xạ hạt anpha biến đổi thành hạt nhân chì Biết động hạt anpha hạt nhân chì 1,25 MeV 0,75 MeV Phản ứng này: A Tỏa lượng MeV B Thu lượng MeV C Tỏa lượng 0,5 MeV D Thu lượng 0,5 MeV Ví dụ 3: Cho phản ứng hạt nhân: 12 D +13 T →42 He +10 n Biết độ hụt khối tạo thành hạt nhân ∆m D = 0, 0024 u, ∆m T = 0, 0084 u, ∆m He = 0, 0302 u Biết u = 931,5 MeV / c Phản ứng trên: A tỏa lượng 9,87 MeV B thu lượng 9,87 MeV C tỏa lượng 18,07 MeV D thu lượng 18,07 MeV Ví dụ 4: Cho phản ứng hạt nhân: 10 n + 36 Li → T + α + 4,5MeV Năng lượng tỏa tạo thành mol khí He là: A 4,502.10 23 MeV B 2, 709.1024 MeV C 2, 709.1023 MeV D 2, 709.1025 MeV HDedu - Page 320 HDeducation Bài tập tự luyện 27 30 Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân: α +13 Al →15 P + n Khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015 u , m Al =26,97435 u, m p = 29,97005 u, m n = 1, 008670 u, u = 931 MeV / c Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu? A Toả 4,275152 MeV B Thu vào 2,67197 MeV C Toả 4, 275152.10−13 J D Thu vào 2, 67197.10 −13 J Câu 2: Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani nhân 200 MeV Khi kg A 8, 21.1013 J 235 235 U lượng trung bình toả phân chia hạt U phân hạch hồn tồn toả lượng B 4,11.1013 J C 5, 25.1013 J D 6, 23.1021 J Đáp án: 1–B 2–A HDedu - Page 321 HDeducation Dạng 3: Tính động hạt Phương pháp giải Ví dụ: Hạt nhân Po đứng yên phân rã thành Vận dụng định luật bảo toàn động lượng liên hệ động lượng, động công thức tính hạt Hạt anpha có động MeV hạt nhân chì Biết phản ứng tỏa lượng 1,5 MeV lượng phản ứng để tính động hạt Tính động hạt nhân chì? Q = K −K sau trước Liên hệ động lượng p động K hạt có Năng lượng tỏa ra: Q = K sau − K trước ⇒ 1,5 = K α + K Pb − K Po khối lượng m: p = 2.K.m = + K Pb − ⇒ K Pb = 0,5MeV Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Hạt nhân 210 84 Po đứng yên phóng xạ hạt anpha biến đổi thành hạt nhân chì Biết phản ứng tỏa lượng 20 MeV Lấy khối lượng hạt nhân xấp xỉ số khối tính theo đơn vị u Động hạt anpha A 19,62 MeV B 0,38 MeV Ví dụ 2: Hạt nhân 226 88 C 14,35 MeV D 5,65 MeV Ra đứng yên phóng xạ anpha biến đổi thành hạt nhân X Biết động hạt nhân X 0,226 MeV Lấy khối lượng hạt nhân xấp xỉ số khối tính theo đơn vị u Năng lượng tỏa phản ứng bằng: A 708,6795 MeV B 12,769 MeV C 14,842 MeV D 823,731 MeV Bài tập tự luyện Câu 1: Rađi 226 88 Ra nguyên tố phóng xạ α Một hạt nhân rađi đứng yên phóng hạt α biến đổi thành hạt nhân X Biết động hạt α 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân (tính theo đơn vị u) số khối Giả sử phóng xạ không kèm theo xạ gamma Năng lượng tỏa phân rã là: A 269 MeV Câu 2: B 271 MeV C 4,72 MeV Khi bắn hạt α có động K vào hạt nhân 14 D 4,89 MeV N đứng yên gây phản ứng 17 α +14 N →8 O + X Cho khối lượng hạt nhân phản ứng m He = 4, 0015 u , m N = 13, 9992 u, m O = 16, 9947 u m x = 1, 0073 u Lấy u = 931,5 MeV / c Nếu hạt nhân X sinh đứng yên giá trị K bằng: A 1,21 MeV B 1,58 MeV C 1,96 MeV D 0,37 MeV Đáp án: 1–D 2–B HDedu - Page 322 HDeducation Dạng 4: Bài tập phóng xạ Phương pháp giải Vận dụng cơng thức định luật phóng xạ vào Ví dụ: Poloni phóng xạ anpha chuyển thành tính tốn hạt nhân chì với chu kì bán rã 138 ngày Giả sử ban đầu có 210 g Po, sau 138 ngày khối lượng Khối lượng lại: lại bằng: t − m = m T = m e −λt 138 t − − m = m T = 210.2 138 = 105g Khối lượng bị phân rã: Khối lượng bị phân rã: t −   ∆m = m0 1 − T  = m0 (1 − e −λt ) 138 t − −       ∆m = m0 1 − T  = 210 1 − 138  = 105g     Độ phóng xạ: H = λ.N = H e −λt Hằng số phóng xạ: λ = ln T (Chu kì T phải đổi đơn vị giây) Tuổi cổ vật: t= H T ln ln H t Trong đó: H t độ phóng xạ mẫu vật H độ phóng xạ mẫu vật Ví dụ: Mẫu gỗ có độ phóng xạ Bq Đo độ phóng xạ khúc gỗ loại chặt độ phóng xạ 10 Bq Chu kì bán rã cacbon 5600 năm tuổi cổ vật là: t= H T 5600 10 ln = ln = 7403 năm ln Ht ln loại, khối lượng lúc chết HDedu - Page 323 HDeducation Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Chất phóng xạ 210 84 Po phóng xạ ra hạt anpha biến đổi thành hạt nhân chì với chu kì bán rã 138 ngày Sau khối lượng Po cịn lại 25%? A 138 ngày Ví dụ 2: Chất phóng xạ B 276 ngày 210 84 C 414 ngày D 69 ngày Po phóng xạ ra hạt anpha biến đổi thành hạt nhân chì với chu kì bán rã 138 ngày Giả sử ban đầu có 210 gam Po Sau 138 ngày khối lượng chì tạo thành là: A 103 g B 51,5 g Ví dụ 3: Chất phóng xạ 210 84 C 41,2 g D 105 g Po phóng xạ ra hạt anpha biến đổi thành hạt nhân chì với chu kì bán rã 138 ngày Giả sử ban đầu có 210 gam Po Sau 138 ngày thể tích khí heli tạo thành điều kiện tiêu chuẩn là: A 5,6 lít B 22,4 lít C 11,2 lít D 4,48 lít Ví dụ 4: Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T Sau 12 ngày người ta thấy tỉ số số hạt nhân bị phân rã số hạt nhân lại 3:1 Giá trị T là: A ngày B 12 ngày C 18 ngày D 24 ngày Ví dụ 5: Để xác định tuổi tượng gỗ, người ta đem so sánh độ phóng xạ với độ phóng xạ khúc gỗ loại, khối lượng vừa chặt Kết giám định cho thấy độ phóng xạ tượng gỗ cịn 20% độ phóng xạ khúc gỗ Biết chu kì bán rã cacbon 14 5600 năm Tuổi cổ vật bằng: A 7042 năm Ví dụ 6: 25 11 B 13125 năm C 13003 năm D 15008 năm Na đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 62 ngày Tại thời điểm mua về, phòng thí nghiệm có g Na Biết số Avơgađrơ N A = 6, 02.1023 Sau 124 ngày độ phóng xạ mẫu Na A 2, 4.1015 Bq B 2, 4.1024 Bq C 3,9.1024 Bq D 3,9.1015 Bq HDedu - Page 324 HDeducation Bài tập tự luyện Câu 1: Chọn câu sai? A Sau khoảng thời gian lần chu kì bán rã, chất phóng xạ cịn lại phần tám B Sau khoảng thời gian lần chu kì bán rã, chất phóng xạ bị phân rã ba phần tư C Sau khoảng thời gian lần chu kì bán rã, chất phóng xạ cịn lại phần tư D Sau khoảng thời gian lần chu kì bán rã, chất phóng xạ cịn lại phần chín Câu 2: Một lượng chất phóng xạ có số lượng hạt nhân ban đầu N sau chu kì bán rã, số lượng hạt nhân bị phân rã là: A N0 B N0 C N0 D 7N Câu 3: Một chất phóng xạ nguyên tố X phóng tia xạ biến thành chất phóng xạ nguyên tố Y Biết X có chu kì bán rã T, sau khoảng thời gian t = 5T tỉ số số hạt nhân nguyên tử X lại với số hạt nhân nguyên tử Y tạo thành là: A B 31 14 Câu 4: Chu kì bán rã tử đồng vị phóng xạ A 11140 năm 14 C 31 D C 5570 năm Khi phân tích mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên C bị phân rã thành nguyên tử B 13925 năm 14 N Tuổi mẫu gỗ bao nhiêu? C 16710 năm D 12885 năm Đáp án: 1–D 2–D 3–C 4–C HDedu - Page 325 HDeducation PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu 1: Phóng xạ A q trình hạt nhân ngun tử phát sóng điện từ B trình hạt nhân nguyên tử phát tia α , β , γ C trình phân hủy tự phát hạt nhân khơng bền vững D trình hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành hạt nhân nhẹ hấp thụ nơtron Câu 2: Điều sau tính chất tia gamma? A Gây nguy hại cho người B Có vận tốc vận tốc ánh sáng C Bị lệch điện trường từ trường D Có bước sóng ngắn bước sóng tia X Câu 3: Trong phản ứng sau, phản ứng phản ứng phân hạch? A 12 H +13 H →24 He +10 n + 17, 6MeV C 235 92 B 37 Li +12 H → 224 He +10 n + 15,1MeV 139 − U + n →95 42 Mo + 57 La + 2n + 7e D 37 Li →12 H + 224 He +10 n + 15,1MeV Câu 4: Chọn câu sai Đối với phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn A lượng toàn phần B điện tích C động D số nuclơn Câu 5: Phương trình phản ứng: A Z = 6; A = 15 14 C + 42 He → β− + AZ X Trong Z A là: B Z = 8; A = 14 Câu 6: Trong q trình phân rã hạt nhân A prơtơn 238 92 B pôzitron C Z = 9; A = 18 U thành hạt nhân 234 92 D Z = 7; A = 14 U phóng hạt α hai hạt C êlectron D nơtron Câu 7: Khi hạt nhân phóng xạ tia α hai tia β − hạt nhân biến đổi nào? A số khối giảm 4, số prôtôn không đổi B số khối giảm 2, số prôtôn giảm C số khối tăng 2, số prôtôn tăng D số khối giảm 4, số prôtôn giảm Câu 8: Có hạt β− giải phóng từ micrơgam ( 10 −6 g) đồng vị 24 11 Na , biết đồng vị phóng xạ β − với chu kì bán rã T = 15 A N ≈ 2,134.1015 hạt B N = 4,134.1015 hạt C N ≈ 3,134.1015 hạt D N ≈ 1,134.1015 hạt Câu 9: Xem ban đầu hạt nhân 12 C đứng yên Cho biết m C = 12u; m α = 4, 0015u Năng lượng tối thiểu để chia hạt nhân thành hạt α là: A 6, 7.10−13 J B 7, 7.10−13 J C 8, 2.10−13 J D 5, 6.10−13 J 210 Câu 10 : Poloni ( 84 Po ) chất phóng xạ a có chu kì bán rã T = 138 ngày Một mẫu poloni nguyên chất có khối lượng ban đầu 0,01 g Độ phóng xạ mẫu chất sau chu kì bán rã bao nhiêu? A 16,32.1010 Bq B 18, 49.109 Bq C 20,84.1010 Bq D 2,084.1010 Bq HDedu - Page 326 HDeducation Câu 11: Một lượng chất phóng xạ 222 86 Rn ban đầu có khối lượng mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu kì bán rã Rn là: A 4,0 ngày Câu 12: Cho B 3,8 ngày 210 84 C 3,5 ngày D 2,7 ngày Po → α + Pb , biết T = 138, ngày Sau 414,6 ngày khối lượng chì tạo thành 144,2 g Tính khối lượng Po ban đầu? A 168 g B 136 g C 188 g D 240 g Đáp án: 1–C 2–C 11 – B 12 – A 3–C 4–C 5–C 6–C 7–A 8–D 9–A 10 – C HDedu - Page 327 ... do, trình vật rơi A động vật không thay đổi B vật không thay đổi C tổng động vật không đổi D tổng động vật thay đổi Câu Một vật có trọng lượng N, có động 0,2 J Lấy g = 10 m s vận tốc vật bằng:... chịu lực tác dụng lên vật vật chuyển động dừng lại Câu Tìm kết luận chưa xác? A Nếu có lực tác dụng lên vật vận tốc vật thay đổi B Nếu có lực tác dụng lên vật độ lớn vận tốc vật bị thay đổi C Nếu... mặt đất, vật rơi tự D Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc khác Câu 9: Hai vật thả rơi tự đồng thời từ hai độ cao khác h1 h2 Khoảng thời gian rơi vật thứ lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi vật thứ