skkn phương pháp giải bài tập vật lý hạt nhân

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu: “Vật lý hạt nhân" chủ đề dễ lấy điểm học sinh THPT để học sinh hiểu phần khắc sâu kiến thức để học tốt Tôi xếp hệ thống tập theo dạng, đồng thời hướng dẫn cách giải cụ thể vận dụng kiến thức toán học cho dạng Việc làm nhằm cụ thể hóa lượng kiến thức chương giúp em học sinh củng cố kiến thức chủ động tìm cách giải nhanh nhất, hiệu làm tập Tên sáng kiến: Phương pháp giải tập vật lý hạt nhân Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Phạm Thị Thu Hường - Địa tác giả sáng kiến: Tổ Lý - Hóa - Cơng nghệ Trường THPT Lê Xoay - Số điện thoại: 098.495.2346 E-mail: phamhuong.thptlx@gmail.com Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Phạm Thị Thu Hường Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: - Giảng dạy môn Vật lý phần “Vật lý hạt nhân” dùng cho học sinh lớp 12 ôn thi THPTQG Chuyên đề áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12 (cả chương trình chuẩn nâng cao), chương VẬT LÝ HẠT NHÂN Cụ thể, chuyên đề giúp em học sinh khắc sâu số kiến thức Vật lý hạt nhân, đồng thời đưa hệ thống tập minh họa đa dạng vừa bản, vừa hay có loại khó, phong phú hình thức, có tập tự luận để nghiền ngẫm sâu sắc có tập trắc nghiệm nhằm đánh giá phân loại học sinh nay, qua học sinh có thêm kỹ giải tập Vật lý Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu: Ngày 11/3/2016 Mô tả chất sáng kiến: 7.1 Lý chọn đề tài Giải tập khâu quan trọng khơng thể thiếu q trình học tập mơn Vật lí Tuy nhiên, đứng trước tập, điều khó khăn lớn học sinh lựa chọn cách giải cho phù hợp để đến kết đúng, nhanh dựa sở để lựa chọn phương pháp thực tốn khó giáo viên nói chung với thân tơi nói riêng Đặc biệt phần: Vật lý hạt nhân Đây phần cuối chương trình Vật lí 12 phần chương trình ơn thi THPT QG hàng năm 7.2 Mục đích nghiên cứu Hệ thống lại kiến thức bản, tượng liên quan đến Vật lý hạt nhân để học sinh nắm vững Phân dạng rõ ràng để học sinh hiểu rõ chất vận dụng vào làm tập cách nhẹ nhàng, hiệu Tích lũy kinh nghiệm kiến thức cho thân công tác giảng dạy Là tài liệu tham khảo cho học sinh ôn thi THPTQG 7.3 Nhiệm vụ nghiên cứu Làm sáng tỏ mối quan hệ Vật lý hạt nhân toán học cách ứng dụng máy tính cầm tay để giải toán Vật lý hạt nhân 7.4 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các dạng tập Vật lý hạt nhân - Đối tượng áp dụng: Học sinh lớp 12, học sinh ôn thi THPT Quốc gia 7.5 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Phần Vật lý hạt nhân – Vật lý 12 7.6 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu giáo trình phương pháp dạy học Vật lý, sách giáo khoa sách tham khảo - Nghiên cứu thực nghiệm: Trao đổi với đồng nghiệp môn, tổng kết kinh nghiệm từ thực tế dạy học, khảo sát so sánh kết đánh giá học sinh qua giai đoạn để đánh giá tính hiệu đề tài Thực qua việc giảng dạy phần Vật lý hạt nhân 7.7 Thời gian thực Tháng 3/2016 đến tháng 01/2020 7.8 Cơ sở lý luận đề tài Các toán phần Vật lý hạt nhân chủ yếu áp dụng kết lý thuyết để vận dụng giải toán thực tế: Tính lượng chất phóng xạ sau thời gian đó; tính tuổi cổ vật …hoặc ứng dụng đời sống- kĩ thuật người thông qua cơng thức học phần lí thuyết Từ nhận thức trên, trình xây dựng nội dung phân chia thành phần với dạng cụ thể 7.9 Thực trạng vấn đề nghiên cứu 7.9.1 Những thuận lợi tiến hành giảng dạy thầy việc học trò Vật lý hạt nhân Vật lý hạt nhân phần kiến thức cuối chương trình lạ mà học sinh lần đầu tiếp cận lớp 12, vừa mang tính chất vi mơ chất lại mang tính vĩ mơ ảnh hưởng giới đại Hơn làm tập em vận dụng nhiều kiến thức liên mơn để giải tập như: Tốn, Hóa, Sinh … Vì học sinh có hứng thú học tập phần 7.9.2 Những khó khăn tiến hành giảng dạy thầy việc học trò Vật lý hạt nhân Để làm số tập cần phải vận dụng kiến thức: Toán, Hóa, kĩ sử dụng máy tính cầm tay…để hiểu rõ chất làm nhanh học sinh khơng nắm kiến thức môn học phần liên quan làm cho học sinh nhiều thời gian thấy tập khó 7.10 Các giải pháp chung để tổ chức thực * Chuẩn bị đề tài - Kế thừa đề tài triển khai từ năm học trước, phát triển lên có thay đổi phương pháp cho phù hợp với đổi - Hướng dẫn học sinh sử dụng tài liệu tham khảo, sách hay để học sinh tìm đọc - Chọn lọc, biên soạn theo hệ thống dạy - Nghiên cứu đề thi THPTQG năm trước trao đổi kinh nghiệm đồng nghiệp * Biện pháp, giải pháp đặt - Hình thành thái độ học tập mơn Vật lý cho học sinh Học sinh lớp 12 hầu hết có ý thức tốt việc tự học nghiên cứu Nắm bắt yếu tố này, giáo viên khơi gợi say mê, ham tìm tịi, sáng tạo nhằm kính thích hứng thú học tập học sinh q trình học mơn Vật lý nói chung, phần Vật lý hạt nhân nói riêng - Cách thức tiến hành Khi tiến hành giảng dạy phần này, giảng kiến thức chia thành dạng cụ thể để học sinh dễ học dễ làm tập vận dụng Các bước tiến hành: Với phần tiến hành theo bước cụ thể: + Phương pháp + Bài tập ví dụ từ dễ đến khó có nhận xét cần thiết + Bài tập trắc nghiệm vận dụng tự giải Sau nội dung cụ thể: CÁC DẠNG BÀI TẬP I CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT: Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân: a Phương pháp: Từ kí hiệu hạt nhân b Bài tập Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân + A Z X  A, Z , N = A-Z 238 92 U , 1123 Na , 24 He (Tìm số Z prơtơn số N nơtron U có cấu tạo gồm: Z=92, A = 238  N = A – Z = 146 Đáp án: 238 92 nơtron 23 + 11 Na gồm: Z= 11, A = 23  N = A – Z = 12 + He gồm: Z= 2, A =  N = A – Z = 238 92 U : 92 prôtôn ; 146 23 Đáp án: 11 Na : 11 prôtôn ; 12 nơtron 23 Đáp án: 11 Na : prôtôn ; nơtron c.Trắc nghiệm: Câu Phát biểu sau đúng? 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) prôton Câu Hạt nhân 2760 Co có cấu tạo gồm: A 33 prơton 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 prôtôn 13 B Hạt nhân Al có 13 nuclơn C Số nuclơn 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 11 Câu Cho hạt nhân 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 nguyên 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 10.(ĐH–CĐ-2010) So với hạt nhân 1429 Si , hạt nhân 2040Ca có nhiều A 11 nơtrơn prôtôn C nơtrôn prôtôn Câu 11: (CĐ-2011) Hạt nhân B nơtrôn prôtôn D nơtrơn 12 prơtơn Cl có: 35 17 A 35 nơtron B 35 nuclôn C 17 nơtron D 18 proton Dạng 2: Xác định độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân, lượng liên kết riêng: a.Phương Pháp: +Sử dụng công thức độ hụt khối: m  m  m0 ; m = Zmp+ Nmn +Năng lượng liên kết: Wlk   Z m p  N mn  mhn  c  m c E mc Wlk    +Năng lượng liên kết riêng:  = MeV/nuclon Hay A A A + Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1uc2 = 931,5MeV Chú ý: + So sánh: Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững + Hạt nhân có số khối từ 50 – 70 bảng HTTH thường bền nguyên tử hạt nhân lại b.Bài tập Bài 1: Khối lượng hạt 104 Be mBe = 10,01134u, khối lượng nơtron mN = 1,0087u, khối lượng proton mP = 1,0073u Tính độ hụt khối hạt nhân 104 Be bao nhiêu? HD giải-Xác định cấu tạo hạt nhân 104 Be có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= notron - Độ hụt khối: m   Z m p  ( A  Z ).mN  mhn  = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u m = 0,07u Đáp án: m = 0,07u Bài 2: Tính lượng liên kết hạt nhân Đơtêri 12 D ? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c2 A 2,431 MeV B 1,122 MeV C 1,243 MeV D 2,234MeV Giải :Độ hụt khối hạt nhân D: Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u Năng lượng liên kết hạt nhân D: Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV  Chọn D Bài Xác định số Nơtrôn N hạt nhân: 24 He Tính lượng liên kết riêng Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u  N  A Z HD giải: Từ   N    Ta có m  2(m p  mn )  4,0015  0,03038u  He 28,29  E  0,03038uc  0,03038.931,5MeV  28,29MeV     7,07 MeV Bài Cho 2656 Fe Tính lượng liên kết riêng Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = 55,9349u HD giải: + Ta có m  26m p  30mn  55,9349  0,50866u 473,8  8,46MeV 56 Bài 5: Hạt nhân 104 Be có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrơn (nơtron) mn = 1,0087u,  E  0,50866uc  0,50866.931,5MeV  473,8MeV    khối lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be A 0,632 MeV B 63,215MeV HD Giải: -Năng lượng liên kết hạt nhân C 6,325 MeV D 632,153 MeV : Wlk = Δm.c = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 10 Be 0,0679.c2 = 63,249 MeV Wlk 63,125   6,325 MeV/nuclôn Chọn: C A 10 Bài Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u Tính lượng liên kết riêng hạt nhân hêli Tính lượng tỏa tạo thành gam hêli Cho biết khối lượng prôton nơtron mp = 1,007276 u mn = 1,008665 u; u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô NA = 6,022.1023 mol-1 ( Z m p  ( A  Z )mn  mHe ).c Wlk (2.(1,007276  1,008685)  4,0015).931,5 Giải: He = = = = A A m 7,0752 MeV; W = NA.Wlk = 6,022.1023.7,0752.4 = 46,38332.1023 MeV = M 4,0015 - Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be : 7,42133.1011 J Bài Tính lượng liên kết riêng hai hạt nhân 23 11 Na 56 26 Fe Hạt nhân bền vững hơn? Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5 MeV/c2 HDGiải Wlk ( Z m p  ( A  Z )mn  mHe ).c (11.1,007276  12.1,008685  22,983734).931,5 Na = = = = A 23 A 8,1114 MeV; Fe = (26.1,007276  30.1,008685  55,9207).931,5 = 8,7898 MeV; 56 Fe > Na nên hạt nhân Fe bền vững hạt nhân Na Bài Tìm lượng toả hạt nhân urani 234U phóng xạ tia  tạo thành đồng vị thori 230Th Cho lượng liên kết riêng hạt  7,10 MeV; 234U 7,63 MeV; 230Th 7,70 MeV HD Giải Ta có: W = 230.Th + 4.He - 234.U = 13,98 MeV Bài Khối lượng nguyên tử rađi Ra226 m = 226,0254 u a/ Hãy thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ? b/ Tính kg mol nguyên tử Rađi, khối lượng hạt nhân, mol hạt nhân Rađi? c/ Tìm khối lượng riêng hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân tính theo cơng thức: r = r0.A1/3 với r0 = 1,4.10—15m, A số khối d/ Tính lượng liên kết hạt nhân, lượng liên kết riêng, biết mp = 1,007276u, mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c2 HD Giải : a/ Rađi hạt nhân có 88 prơton, N = A- Z = 226 – 88 = 138 nơtron b/ Khối lượng nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg Khối lượng mol: mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3 kg = 226,17g Khối lượng hạt nhân: mhn = m – Zme = 259,977u = 3,7524.10—25kg Khối lượng 1mol hạt nhân: mmolhn = mnh.NA = 0,22589kg c/ Thể tích hạt nhân: V = 4r3/3 = 4r03A/ Am p 3m p m kg    1,45.1017 Khối lượng riêng hạt nhân: D = 3 V 4rr0 A / 4rr0 m d/ Tính lượng liên kết hạt nhân: E = mc2 = {Zmp + (A – Z)mn – m}c2 = 1,8197u E = 1,8107.931 = 1685 MeV Năng lượng liên kết riêng:  = E/A = 7,4557 MeV Bài 10: Biết khối lượng hạt nhân mC  12,000u; m  4,0015u; m p  1,0073u; mn 1,0087u 1u  931 Mev / c Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt  theo đơn vị Jun A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = ( mrời - mhn)c2 = (3.4,0015 – 12) 931= 4.1895MeV Theo đơn vị Jun là: W = 4,1895 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J; Chọn A Bài 11: Cho biết mα = 4,0015u; mO  15,999 u; m p  1,007276u , mn  1,008667u Hãy xếp hạt nhân 24 He , A 12 6C , 24 He, 168 O 16 12 C , O theo thứ B 126C , 168 O , 24 He, tự tăng dần độ bền vững Câu trả lời là: C 24 He, 12 6C , 16 8O D 24 He, 168 O , 126C HD Giải: Đề không cho khối lượng 12C ý dùng đơn vị u, theo định nghĩa đon vị u 1/12 khối lượng đồng vị 12C  lấy khối lượng 12C 12 u -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân là: He: Wlk = (2.mp + 2.mn – m α)c2 = 28,289366 MeV  Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon C: Wlk = (6.mp + 6.mn – mC)c2 = 89,057598 MeV  Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon O: Wlk = (8.mp + 8.mn – mO)c2 = 119,674464 meV  Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon -Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Vậy chiều bền vững hạt nhân tăng dần là: He < C < O  Chọn C c.Trắc nghiệm: Câu 1: Hạt nhân 2760 Co có khối lượng 59,919u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân 60 27 Co A 0,565u B 0,536u C 3,154u D 3,637u 60 Câu 2: Đồng vị phóng xạ cơban 27 Co phát tia  tia  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 3: Biết khối lượng hạt nhân U238 238,00028u, khối lượng prôtôn nơtron mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2 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 4: Biết khối lượng prôtôn mp=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 5: 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 Câu 6: Hạt nhân 20 10 B 6,43 MeV C 0,643 MeV D Một giá trị khác 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 Câu 7: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân 37 Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 17 Cl 1,00867u; mCl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV C 8,57MeV D 9,38MeV Câu 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 Hạt  có khối lượng 4,0015u, biết số Avơgađrơ NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclôn kết hợp với tạo thành hạt , lượng tỏa tạo thành 1mol khí Hêli A 2,7.1012J B 3,5 1012J C 2,7.1010J D 3,5 1010J Câu 10(ĐH–2007): Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành nuclôn riêng biệt A 72,7 MeV B 89,4 MeV C 44,7 MeV D 8,94 MeV 37 Câu 11(CĐ-2008): Hạt nhân Cl17 có khối lượng nghỉ 36,956563u Biết khối lượng nơtrôn (nơtron) là1,008670u, khối lượng prôtôn (prôton) 1,007276u u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 9,2782 MeV B 7,3680 MeV C 8,2532 MeV D.8,5684 MeV 10 Câu 12(ÐH– 2008): Hạt nhân Be có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrơn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be A 0,6321 MeV B 63,2152 MeV C 6,3215 MeV D 632,1531 MeV Câu 13(CĐ- 2009): Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân 16 O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 16 O xấp xỉ A 14,25 MeV B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV Câu 14 (ĐH- 2010)Cho khối lượng prôtôn; nơtron; 40 18 Ar ; Li là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u 1u = 931,5 MeV/c2 So với lượng liên kết riêng hạt nhân 63 Li lượng liên kết riêng hạt nhân 40 18 Ar A lớn lượng 5,20 MeV C nhỏ lượng 3,42 MeV B lớn lượng 3,42 MeV D nhỏ lượng 5,20 MeV Dạng 3: Tính số hạt nhân ngun tử số nơtron, prơtơn có m lượng chất hạt nhân a.PHƯƠNG PHÁP: 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 là:  Số mol: n  N= m N A A (hạt) m N V   Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol A N A 22,4  Nếu có số mol suy số hạt hạt nhân X là: 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 b.BÀI TẬP Bài 1: Biết số Avôgađrô 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol hạt nhân urani gam/mol Số nơtron 119 gam urani A 2,2.10 25 hạt 238 92 U B 1,2.10 25 238 92 U 238 : hạt C 8,8.10 25 hạt HD Giải: Số hạt nhân có 119 gam urani 238 92 U là: N = Suy số hạt nơtron có N hạt nhân urani 238 92 U D 4,4.10 25 hạt 119 m N A  6,02.10 23  3.01.10 23 A 238 hạt là: (A-Z) N = (238 – 92).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt  Đáp án: D Bài Cho số Avôgađrô 6,02.10 23 mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100 g Iốt 131 52 I : A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt m 100 N A  6,02.10 23 A 131 HD Giải: Số hạt nhân nguyên tử có 100 g hạt nhân I là: N = hạt  Chọn B c.TRẮC NGHIỆM: Câu (CĐ- 2009): 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 2(CĐ 2008): Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 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 9,826.1022 D 7,826.1022 *Dạng 4: 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): (Có thể giải theo hóa học dài hơn) Căn vào Z ta xác định nguyên tử thuộc nguyên tố hóa học (công thức dễ chứng minh) VD1: Tổng số hạt nguyên tử X 82, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22 Vậy X Lời giải: Ta có: Z = (82 + 22): = 26 => Sắt (Fe) VD2: Tổng số hạt nguyên tử Y 52, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 16 Y Lời giải: Ta có: Z = (52 + 16): = 17 => Y Clo (Cl) VD3: Tổng số hạt nguyên tử Y 18, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện Y Lời giải: Ta có: Z = (18 + 6): = => Y Cacbon (C) II ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ- ĐỘ PHÓNG XẠ Dạng 1: Xác định lượng chất cịn lại (N hay m), độ phóng xạ: a Phương pháp: Vận dụng công thức: -Khối lượng lại X sau thời gian t: -Số hạt nhân X lại sau thời gian t: m N m0 N0 t - Độ phóng xạ: H tb  m0 t T t T  N  N H  H  H T  ; hay t t T -Cơng thức tìm số mol: n H  H0 e t  t T t T  m0 e   t  N e   t  H e t Với :   ln T N m  NA A -Chú ý: + t T phải đưa đơn vị + m m0 đơn vị không cần đổi đơn vị Các trường hợp đặc biệt, học sinh cần nhớ để giải nhanh câu hỏi trắc nghiệm: T t =T t =2T t =3T t =4T t =5T t =6T t =7T t =8T Còn lại N= N0  N = N0 21 N N = 10  2 N = N0  N N = 20  N = N0  N N = 30  N = N0  N N = 40  16 N= N N N0 25 = 50  32 6 N = N0 N N = 60  64 N = N0 27 N N = 70  128 N = N0 28 N N = 80  256 t =9T Hay: Thời gian t Còn lại: N/N0 hay m/m0 Đã rã: (N0 – N)/N0 Tỉ lệ % rã t T Tỉ số N/N0 hay (%) Bị phân rã N0 – N (%) Tỉ số (N0- N)/N0 Tỉ số (N0- N)/N 1/2 hay (50%) N0/2 hay (50%) 1/2 1/4 hay (25%) 3N0/4 hay (75%) 3/4 1/8 hay (12,5%) 7N0/8 hay (87,5%) 7/8 1/16 hay (6,25%) 15N0/16 hay (93,75%) 15/16 15 1/32 hay (3,125%) 31N0/32 hay (96,875%) 31/32 31 1/64 hay (1,5625%) 63N0/64 hay (98,4375%) 63/64 63 1/128 hay (0,78125%) 127N0/128 hay (99,21875%) 127/128 127 1/256 hay(0,390625%) 255N0/256 hay (99,609375%) 255/256 255 - - - 6T 1/26 63/64 98,4375 % 7T 1/27 127/128 99,21875 % T 1/2 1/2 2T 1/22 3/4 3T 1/23 7/8 50% 75% 87,5% 4T 1/24 15/16 93,75 % 5T 1/25 31/32 96,875 % Tỉ lệ (tỉ số) hạt rã 15 31 63 127 lại Tỉ lệ (tỉ số) hạt lại 1/3 1/7 1/15 1/31 1/63 1/127 bị phân rã b Bài tập: Bài 1: Chất Iốt phóng xạ 131 53 I dùng y tế có chu kỳ bán rã ngày đêm Nếu nhận 100g chất sau tuần lễ cịn bao nhiêu? A O,87g B 0,78g C 7,8g D 8,7g HD Giải: t = tuần = 56 ngày = 7.T.Suy sau thời gian t khối lượng chất phóng xạ 131 53 I cịn lại 10 Ta có: m0 = mCl + mp = 37,963839u; m = mn + mAr = 37,965554u Vì m0 < m nên phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào: W = (m – m0).c2 = (37,965554 – 37,963839).1,6605.10-27.(3.108)2 = 2,56298.10-13 J = 1,602 MeV Bài Cho phản ứng hạt nhân 94 Be + 11 H  42 He + 63 Li Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết mBe = 9,01219 u; mp = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2 HD Giải: Ta có: m0 = mBe + mp = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m nên phản ứng tỏa lượng; lượng tỏa ra: W = (m0 – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV 206 Bài 10: Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia  biến thành 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb  205,9744 u , mPo  209,9828 u , m  4,0026 u Tính lượng tỏa hạt nhân Po phân rã Đáp án: 5,4 MeV Bài 11: cho phản ứng hạt nhân: 31T  21 D  42 He  AZ X  17,6MeV Hãy xác định tên hạt nhân X (số A, số Z tên) tính lượng toả tổng hợp mol He từ phản ứng Cho số Avôgađrô: NA = 6,02x1023 mol-1 HD Giải: 3    A A   Áp dụng định luật bào toàn số khối diện tích ta có:  11   Z Z  Vậy hạt X hạt nơtron 01 n E  NA 17.6  105.95x1023 MeV Bài 12: Cho phản ứng hạt nhân: 37 17 Cl  X  n  37 18 Ar 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV MeV Cho mCl  36,9566u;mAr  36,9569u;mn  1,0087u; mX  1,0073u;1u  931 c HD Giải: A 37 1) Phản ứng hạt nhân: 37 17 Cl  Z X  n  18 Ar Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = 1 37 Vậy X  11 H (Hiđrô) 37 17 Cl  H  n  18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng M1 M hạt trước sau phản ứng M1  mCl  mH  37,9639u M  mn  mAr  37,9656u Ta thấy M1  M => phản ứng thu lượng, Năng lượng thu vào E  (M  M 1)c2 Thay số E  0,0017uc2  0,0017  931MeV  1,58MeV c.TRẮC NGHIỆM: Câu Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia  biến đổi thành 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, m = 4,0026u Năng lượng tỏa 10g Po phân rã hết A 2,2.1010J; B 2,5.1010J; C 2,7.1010J; D 2,8.1010J 41 Câu Cho phản ứng hạt nhân 31 H21H    n  17,6MeV , biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 Năng lượng toả tổng hợp 1g khí hêli bao nhiêu? A E = 423,808.103J B E = 503,272.103J C E = 423,808.109J D E = 503,272.109J 37 Câu Cho phản ứng hạt nhân 37 17Cl  p18Ar  n , khối lượng hạt nhân m(Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu? A Toả 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV C Toả 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J Câu Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 126C thành hạt  bao nhiêu? (biết mC = 11, 9967u, mỏ = 4,0015u) A E = 7,2618J B E = 7,2618MeV C E = 1,16189.10-19J D E = 1,16189.10-13MeV Câu Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 lượng trung bình toả phân chia hạt nhân 200MeV Khi 1kg U235 phân hạch hồn tồn toả lượng là: A 8,21.1013J; B 4,11.1013J; C 5,25.1013J; D 6,23.1021J Câu Phản ứng hạt nhân: 73 Li 11 H 42 He 42 He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 7,26MeV; B 17,42MeV; C 12,6MeV; D 17,25MeV Câu Phản ứng hạt nhân: H 2T1 H He Biết mH = 1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 18,35MeV; B 17,6MeV; C 17,25MeV; D 15,5MeV 4 Câu Phản ứng hạt nhân: Li  H He He Biết mLi = 6,0135u ; mD = 2,0136u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 17,26MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 22,45MeV Câu Phản ứng hạt nhân: Li 11 H 23 He 42 He Biết mLi = 6,0135u; mH = 1,0073u; mHe3 = 3,0096u, mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 9,04MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 21,2MeV Câu 10 Hạt nhân triti (T) đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt  hạt nơtrôn Cho biết độ hụt khối hạt nhân triti mT = 0,0087u, hạt nhân đơteri mD = 0,0024u, hạt nhân X m = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng toả từ phản ứng A E = 18,0614MeV B E = 38,7296MeV C E = 18,0614J D E = 38,7296J Câu 11 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 lượng trung bình toả phân chia hạt nhân 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu u rani, có cơng suất 500.000kW, hiệu suất 20% Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là: A 961kg; B 1121kg; C 1352,5kg; D 1421kg 4 Câu 12 Trong phản ứng tổng hợp hêli: Li 1 H He He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Nhiệt dung riêng nước c = 4,19kJ/kg.k-1 Nếu tổng hợp hêli từ 1g liti lượng toả đun sơi nước 00C là: A 4,25.105kg; B 5,7.105kg; C 7,25 105kg; D 9,1.105kg Dạng 3: Xác định phản ứng hạt nhân tỏa thu lượng a.Phương pháp: - Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D 42 + M0 = mA + mB tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng + M = mC + mD tổng khối lượng nghỉ hạt nhân sau phản ứng - Ta có lượng phản ứng xác định: E = (M0 – M)c2 + M0 > M  E > 0: phản ứng toả nhiệt + M0 < M  E < 0: phản ứng thu nhiệt b Bài tập: 20 Bài :Thực phản ứng hạt nhân sau: 23 11 Na + D → He + 10 Ne Biết mNa = 22,9327 u ; - Khi đó: mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng toả hay thu lượng J ? A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D toả 2,2375 MeV HD Giải: Ta có lượng phản ứng hạt nhân là: E = (M0 – M).c2 = (mNa + mHe ─ mNe ─ mD)c2 = 2,3275 MeV> phản ứng toả lượng  Chọn B Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân: 1737 Cl 11H 1837 Ar  01n phản ứng tỏa hay thu lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 HD Giải: Ta có: E= (mCl + mH – mAr – mn) 931= -1,6 MeV Phản ứng thu lượng 1,6MeV Bài 3: Đồng vị Pôlôni 210 84 Po chất phóng xạ  tạo thành chì (Pb) 1) Viết phương trình phân rã nêu thành phần cấu tạo hạt nhân chì tạo thành 2) Năng lượng tỏa phản ứng dạng động hạt  hạt nhân chì Tính động hạt Giả thiết ban đầu hạt nhân Pôlôni đứng yên Cho mPo = 209,9828u; mHe =4,0015u; mPb = MeV 205,9744u; 1u  931 c HD Giải: A 1) Phương trình: 210 84 Po  He  Z X Z = 84 - = 82; A = 210 -4 =206  X : 206 82 Pb 206 Phương trình phản ứng: 210 84 Po  He  82 Pb Hạt nhân 124 nơtrôn 2) Năng lượng tỏa phản ứng: 𝛥𝐸=(𝑀0−𝑀)𝐶2 =209,9828−4,0015−205,9744)x931𝑀𝑒𝑉 Mà Mà 𝛥𝐸=𝐾α+𝐾Pb⇒ 𝐾α+𝐾Pb =6,24𝑀𝑒𝑉 206 82 Pb có 82 prơtơn 206 -82 = Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: O  m V  mPb VPb  V  mPb  VPb (1) m m  m 1 Hay K   m V2  m  Pb  VPb   Pb  K Pb = 51,5KPb 2 m  m  Từ (1) (2) => KPb = 0,12MeV, K   6,12MeV Bài 4: Cho phản ứng hạt nhân: 37 17 (2) Cl  X  n  37 18 Ar 43 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV MeV Cho mCl  36,9566u;mAr  36,9569u;mn  1,0087u; mX  1,0073u;1u  931 c HD Giải: A 37 1) Phản ứng hạt nhân: 37 17 Cl  Z X  n  18 Ar Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo tồn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = 1 37 Vậy X  11 H (Hiđrô) 37 17 Cl  H  n  18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng M1 M hạt trước sau phản ứng M1  mCl  mH  37,9639u M  mn  mAr  37,9656u Ta thấy M1  M => phản ứng thu lượng ; Năng lượng thu vào E  (M  M 1)c2 Thay số E  0,0017uc2  0,0017  931MeV  1,58MeV Bài 5(ĐH-2011): Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Phản ứng hạt nhân A tỏa lượng 1,863 MeV B tỏa lượng 18,63 MeV C thu lượng 1,863 MeV D thu lượng 18,63 MeV HD:m0 < m: phản ứng thu lượng Năng lượng phản ứng thu vào :W = (m – m0).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV c.TRẮC NGHIỆM: 30 Câu Cho phản ứng hạt nhân  27 13Al 15P  n , khối lượng hạt nhân mỏ = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu? A Toả 4,275152MeV B Thu vào 2,67197MeV C Toả 4,275152.10-13J D Thu vào 2,67197.10-13J Câu Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 37 Li đứng yên, sinh hai hạt  có độ lớn vận tốc không sinh tia  nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Phản ứng thu hay toả lượng? A Toả 17,4097MeV B Thu vào 17,4097MeV C Toả 2,7855.10-19J D Thu vào 2,7855.10-19J Dạng Động vận tốc hạt phản ứng hạt nhân a.Phương pháp: a) Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D Hay: A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2  A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 Bảo tồn số nuclơn: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4     Bảo toàn động lượng: m1 v1 + m2 v = m3 v + m4 v 1 1 Bảo toàn lượng: (m1 + m2)c2 + m1v 12 + m2v 22 = (m3 + m4)c2 + m3v 32 + m4v 24 2 2 44   mv2: p2 = 2mWđ b) Khi biết khối lượng đầy đủ chất tham gia phản ứng - Ta áp dụng định luật bảo toàn lượng : M0c2 + KA +KB = Mc2 + KC +KD E = (M0 – M)c2 Nên: E + KA + KB = KC + KD - Dấu E cho biết phản ứng thu hay tỏa lượng Liên hệ động lượng p = m v động Wđ = m0c 1 v2 c2 - Khi lượng vật (năng lượng toàn phần) E = mc2 = - Năng lượng E0 = m0c2 gọi lượng nghỉ hiệu số E – E0 = (m - m0)c2 động vật c) Khi biết khối lượng không đầy đủ vài điều kiện động vận tốc hạt nhân     - Ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng: PA  PB  PC  PD P2 (K động hạt) 2m d) Dạng tập tính góc hạt tạo thành Cho hạt X1 bắn phá hạt X2 (đứng yên p2 = 0) sinh hạt X3 X4 theo phương trình: X1 + X2 = X3 + X4 - Lưu ý: P  2mK  K     Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: p1  p3  p4 (1) Muốn tính góc hai hạt ta quy vectơ động lượng hạt áp dụng công thức:     ( a  b )2  a  2ab cos( a ; b )  b 1.Muốn tính góc hạt X3 X4 ta bình phương hai vế (1)      => ( p1 )  ( p3  p4 ) => p12   p32  p3 p4 cos( p3 ; p4 )  p42 2.Muốn tính góc hạt X1 X3 : Từ (1)         => p1  p3  p4  ( p1  p3 )2  ( p4 )  p12  p1 p3 cos( p1 ; p3 )  p32  p42 b Bài tập: Bài 1: Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây phản ứng: α + 27 13 Al → 30 15 P + n phản ứng thu lượng Q= 2,7 MeV Biết hai hạt sinh có vận tốc, tính động hạt α (coi khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 1,3 MeV B 13 MeV C 3,1 MeV D 31 MeV HD Giải: Ta có Kp Kn  mP =30  Kp = 30 Kn Mà Q = Kα ─ (Kp + Kn) (1) mn Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mα.vα = (mp + mn)v  v  m v mP  mn 45 Mà tổng động hệ hai hạt: Kp + Kn = m  mn  m v    (mP  mn )v  P 2 m  m n   P  1(m v ) m K    2(mP  mn ) mP  mn (2) Thế (2) vào (1) ta K = 3,1MeV  Chọn C Bài 2: Người ta dùng hạt prôtôn có động 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu hạt α có động cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 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 HD Giải: Phương trình: 11 p  37 Li   24  24 Năng lượng phản ứng hạt nhân là: ΔE = (MTrước – MSau).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV > Vậy phản ứng tỏa lượng Áp dụng định luật bảo tồn lượng ta có: Kp + KLi + ΔE = Kα + Kα 2,69 + + 17,4097 = 2Kα =>Kα = 10,04985MeV ≈ 10,5MeV K  m v2  v  K m 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 HD Giải: Năng lượng phản ứng hạt nhân là: Q = (M0 – M).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có Q +Wp= 2W α  W α = Vận tốc mổi hạt α là: v = c Q  Wp  10,05MeV 2W =2,2.107m/s  Chọn B 931.4,0015 Bài 3: 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 HD Giải: Ta có lượng phản ứng: Q = (mn+ mLi─ m x ─ m He).c2 = - 0,8 MeV (đây phản ứng thu lượng)    - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pn  p He  p X  Pn2  PHe  PX2  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  Chọn B W X  0,1 46 Bài Cho phản ứng hạt nhân 230 90 Th  226 88 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 HD Giải:   p2 mv Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: pRa  pHe =  pRa = pHe = p Vì Wđ = = , 2m p2 p2 p2 p2 p2  đó: W = WđRa + WđHe = = = 57,5 = 57,5WđRa  2mRa 2mHe 2mRa mRa 2mRa 56,5 W  WđRa = = 0,0853MeV 57,56 Bài 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  Biết lượng tỏa phản ứng 17,4 MeV Viết phương trình phản ứng tính động hạt sinh HD Giải: Phương trình phản ứng: 11 p + 73 Li  42 He Theo định luật bảo tồn lượng ta có: Wđp + W = 2WđHe  WđHe = Wđp  W = 9,5 MeV Bài Bắn hạt  có động MeV vào hạt nhân 147 N đứng yên thu prôton hạt nhân 10 O Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prôton Cho: m = 4,0015 u; mO = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u = 931 MeV/c2; c = 3.108 m/s HD Giải: m2 v2 2mWd Theo ĐLBT động lượng ta có: mv = (mp + mX)v  v2 = = ; (m p  m X ) (m p  mX ) Wđp = v= m p mWd mpv2 = = 12437,7.10-6Wđ = 0,05MeV = 796.10-17 J; (m p  m X ) 2Wdp mp = 2.796.1017 = 30,85.105 m/s  27 1,0073.1,66055.10 Bài 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 HD Giải:        Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: p p  p  p X Vì v p  v   p p  p  p 2X = p 2p + p 2 1  2mX mXv 2X = 2mp mpv 2X + 2m mv 2X hay 2mXWđX = 2mpWđp + 2mWđ 2 Wđp  4Wđ  WđX = = 3,575 MeV Theo định luật bảo tồn lượng ta có: (mp + mBe)c2 + Wđp = (m + mX)c2 + Wđ + WđX 47 Năng lượng tỏa ra: W = (mp + mBe - m - mX)c2 = Wđ + WđX - Wđp = 2,125 MeV Bài Hạt nhân 234 92 U đứng yên phóng xạ phát hạt  hạt nhân 230 90 Th (không kèm theo tia ) Tính động hạt  Cho mU = 233,9904 u; mTh = 229,9737 u; m = 4,0015 u u = 931,5 MeV/c2 HD Giải:   Theo định luật bảo toàn động lượng: p + pTh =  p = mv = pTh = mThvTh  2mW = 2mThWTh m  WTh =  W Năng lượng tỏa phản ứng là: mTh m  mTh W = WTh + W =  W = (mU – mTh - m)c2 mTh m (m  mTh  m ) W = Th U c = 0,01494 uc2 = 13,92 MeV mTh  m Bài Hạt nhân 226 88 Ra đứng yên phân rã thành hạt  hạt nhân X (không kèm theo tia ) Biết lượng mà phản ứng tỏa 3,6 MeV khối lượng hạt gần số khối chúng tính đơn vị u Tính động hạt  hạt nhân X HD Giải: 222 Phương trình phản ứng: 226 88 Ra   + 86 Rn   Theo định luật bảo toàn động lượng: p + p X =  p = mv = pX = mXvX  2mW = 2mXWX m  mX m  WX =  W Năng lượng tỏa phản ứng là: W = WX + W =  W mX mX m m W  W = X = 3,536 MeV; WX =  W = 0,064 MeV m  mX mX Bài 10 Người ta dùng hạt  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 1) Hỏi phản ứng thu hay tỏa lượng (Tính theo MeV)? 2) 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; m  4,0015u; mp = 110073u; mO17  16,9947u; 1u = 931MeV/C2 HD Giải: 17 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 c2  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 48  Mà TP  1 m p (3V0 ) T0  mO v02 2 Bài 11 Bắn hạt vào hạt nhân 14 7N Tp T0  1.9v02 v02  17 Tp  T0 T0 7,89   17  17 26 7,89  Tp    2, 73 MeV 26 7,89  T0   17  5,16 MeV 26  Tp  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  4,0015u;mN  13,9992u; mO  16,9947u; m P  1, 0073u;1u  931MeV / c2 HD Giải: Phương trình phản ứng: 42 He  147 N  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3 x9,31  1,2103MeV Năng lượng thu vào lấy từ động hạt đạn A Bài 12: Hạt nhân Pơlơni 210 84 Po đứng n, phóng xạ chuyển thành hạt nhân Z X Chu kì bán rã Pôlôni T = 138 ngày Một mẫu Pơlơni ngun 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 , m  4,0015u , mX  205,9744u , 1u  931MeV / c2 , N A  6,02x1023 mol 1 HD Giải: a) Phương trình phóng xạ: 210 A 84 Po  He  Z X 210   A A  206  Ta có  Vậy hạt nhân AZ X 84   z  Z  82 206 82 Pb 206 Vậy phương trình phóng xạ là: 210 84 Po  He  82 Pb m Số hạt Pôlôni ban đầu: No  o N A mPo N N Số hạt Pơlơni cịn lại thời điểm t: N Po  Noet  2o  Số hạt Hêli sinh thời điểm t sốhạt Pôlôni bị phân rã N 3 mo N He  No  N  No  o  No  N A  43x1020 hạt 4 mPo N Lượng khí Hei sinh điều kiện tiêu chuẩn: V  He x22,4 NA số V = 0,16 lít 49 b) Nănglượng tỏa hạt Po phân rã: E  mc2   mPo  m  mPb  c2 E   209,9828  205,9744  4,0045 x931  6,424 MeV E  NoE  3,683x1022 MeV MeV Năng lượng tỏa 2g Po phân rã hết: c) Tính động hạt.Theo định luật bảo toàn lượng động lượng: (1) E  K   K X  6,424 P  PX   P2  PX2 m K mX mX E  K  mX  m 2m K   2mX K X  K X  Thay (2) vào (1) ta có: E  K   m K mX (2) Thay số K  = 6,3 MeV Bài 13: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, để gây phản ứng 1P + 3Li  2 Biết phản ứng tỏa lượng hai hạt  có động Lấy khối lượng hạt theo đơn vị u gần số khối chúng Góc  tạo hướng hạt  là: A Có giá trị B 600 C 1600 D 1200 P1 HD Giải: Theo ĐL bảo toàn động lượng: PP = P1 + P2 P2 = 2mK K động P 2m P K P  mP K P mP K P 1.K P cos = P = = = = 2m K  2 P m K  m K  4.K  cos cos   /2 PP P = KP K = 2K  KP > => > 69,30 hay  > 138,60 Do ta chọn đáp án C:  K 4 K KP = 2K + E => KP - E = 2K => KP > 2K góc  1600 Bài 14 (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 600 Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prôtôn tốc độ độ hạt nhân X là: 1 A B C D PHe HD Giải: 4 Phương trình phản ứng hạt nhân p  Li2 He He 600    Pp Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, P  P  P từ hình vẽ p Pp = PHe  m p v p  m v  vp v He   m He 4 mp  Chọn A PHe 50 Bài 15: Người ta dùng Prơton có động Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh hạt  hạt nhân liti (Li) Biết hạt nhân  sinh có động K  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 MeV P HD Giải: Phương trình phản ứng: 1 p 49Be 24 He 36Li vP Be PP Theo ĐL bảo toàn động lượng: Pp = P + PLi PLi2 = P2 + Pp2 2mLiKLi = 2mK + 2mpKp -> KLi = m K   m p K p PLi m Li 4.4  5,45 = 3,575 (MeV) c.TRẮC NGHIỆM: Câu Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia  biến đổi thành KLi = 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, m = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên phân rã không phát tia  động hạt nhân A 0,1MeV; B 0,1MeV; C 0,1MeV; D 0,2MeV Câu Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt  có độ lớn vận tốc khơng sinh tia  nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Động hạt sinh bao nhiêu? A K = 8,70485MeV B K = 9,60485MeV C K = 0,90000MeV.D K = 7,80485MeV Câu Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 37 Li đứng yên, sinh hai hạt  có độ lớn vận tốc không sinh tia  nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Độ lớn vận tốc hạt sinh là: A v = 2,18734615m/s B v = 15207118,6m/s C v = 21506212,4m/s D v = 30414377,3m/s Câu Cho hạt prơtơn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt có độ lớn vận tốc không sinh tia  nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Độ lớn vận tốc góc vận tốc hạt bao nhiêu? A 83045’; B 167030’; C 88015’ D 178030’ Câu Dùng hạt prơton có động làWp = 5,58MeV bắn vào hạt nhân 23 11 Na đứng yên ta thu hạt α hạt nhân Ne cho khồng có xạ γ kèm theo phản ứng động hạt α W α = 6,6 MeV hạt Ne 2,64MeV.Tính lượng toả phản ứng góc vectơ vận tốc hạt α hạt nhân Ne ?(xem khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 3,36 MeV; 1700 B 6,36 MeV; 1700 C 3,36 MeV; 300 D 6,36 MeV; 300 51 Câu Dùng hạt prơton có động làWp = 3,6MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên ta thu được2 hạt X giống hệt có động năng.tính động mổi hạt nhân X? Cho cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m X = 4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 A.8,5MeV B.9,5MeV C.10,5MeV D.7,5MeV 210 Câu Hạt nhân phóng xạ Pôlôni 84 Po đứng yên phát tia sinh hạt nhân X Biết phản ứng phân rã Pơlơni giải phóng lượng Q = 2,6MeV Lấy gần khối lượng hạt nhân theo số khối A đơn vị u Động hạt có giá trị A 2,15MeV B 2,55MeV C 2,75MeV D 2,89MeV 226 Câu Hạt nhân 88 Ra đứng yên phóng xạ biến đổi thành hạt nhân X, biết động hạt là: W = 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân tính u số khối chúng, lượng tỏa phản ứng A 1.231 MeV B 2,596 MeV C 4,886 MeV D 9,667 MeV Câu Dùng proton bắn phá hạt nhân Beri đứng yên: p + Be → 42 He + X Biết proton có động Kp= 5,45MeV, Hêli có vận tốc vng góc với vận tốc proton có động KHe = 4MeV Cho độ lớn khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X A 3,575MeV B 1,225MeV C 6,225MeV D 8,525 MeV Câu 10 Hạt α có khối lượng 4,0013u gia tốc xíchclotron có từ trường B=1T Đến vịng cuối, quỹ đạo hạt có bán kính R=1m Năng lượng là: A 25 MeV B 48 MeV C 16 MeV D 39 MeV 222 Câu 11 Hạt nhân 86 Rn phóng xạ α Phần trăm lượng tỏa biến đổi thành động hạt α: A 76% B 98% C 92% D 85% 14 17 14 Caâu 12 Bắn hạt α vào hạt nhân N ta có phản ứng: N    P  p Nếu hạt sinh có vận tốc v Tính tỉ số động hạt sinh hạt ban đầu A3/4 B2/9 C1/3 D5/2 234 Câu 13 Đồng vị 92 U phóng xạ α biến thành hạt nhân Th khơng kèm theo xạ γ.tính lượng phản ứng tìm động năng, vận tốc Th? Cho m α = 4,0015u; mU =233,9904u ; mTh=229,9737u; 1u = 931MeV/c2 A thu 14,15MeV; 0,242MeV; 4,5.105 m/s B toả 14,15MeV; 0,242 MeV; 4,5.105 m/s C toả 14,15MeV; 0,422MeV; 5,4.105 m/s D thu 14,15MeV; 0,422MeV; 5,4.105 m/s Câu 14 Hạt α có động W α = 4MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên gây phản ứng: α + 147 N ─> 11 H + X Tìm lượng phản ứng vận tốc hạt nhân X Biết hai hạt sinh có động Cho mα = 4,002603u ; mN = 14,003074u; mH = 1,0078252u; mX = 16,999133u;1u = 931,5 MeV/c2 A toả 11,93MeV; 0,399.107 m/s B thu 11,93MeV; 0,399.107 m/s C toả 1,193MeV; 0,339.107 m/s D thu 1,193MeV; 0,399.107 m/s Câu 15 226 88 Ra hạt nhân phóng xạ sau thời gian phân rã thành hạt nhân tia α Biết mRa = 225,977 u; mcon = 221,970 u ; m α = 4,0015 u; 1u = 931,5 MeV/c2 Tính động hạt α hạt nhân phóng xạ Radi A 5,00372MeV; 0,90062MeV B 0,90062MeV; 5,00372MeV C 5,02938MeV; 0,09062MeV D 0,09062MeV; 5,02938MeV 52 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Tài liệu lí thuyết, tập; hệ thống tập liên quan đến Vật Lý hạt nhân Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: - Qua khảo sát lớp 12A1,12A3 năm học 2018-2019 cách dạy cũ thu kết cụ thể sau: Phương pháp cũ Phương pháp Xếp loại Số lượng % Số lượng % Loại giỏi 15 20.5 25 34.2 Loại 25 34.2 35 48 Loại TB 33 45.3 13 17.2 Qua bảng thống kê thấy phương pháp tơi thật có hiệu đáng kể giảng dạy phần * Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: 10 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu Số TT Tên tổ chức/cá nhân Lớp 12A1,12A3 Địa Trường THPT Lê Xoay Vĩnh Tường, ngày tháng 02 năm 2020 Thủ trưởng đơn vị Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Phần vật lý hạt nhân Vĩnh Tường, ngày 06 tháng 01 năm 2020 Tác giả sáng kiến Phạm Thị Thu Hường ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 53 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phương pháp giải Các dạng tập trắc nghiệm Vật lý T.S Trần Ngọc -Nxb Đại Học Quốc Gia Hà Nội Phương pháp giải Các dạng tập Vật lý G.S Vũ Thanh Khiết – Nxb Giáo Dục Phương pháp giải Các dạng tập Vật lý Phạm Đức Cường – Nxb Hải Phòng Sách giáo khoa Vật lý nâng cao, lớp 12 SGV Vật lý nâng cao, lớp 12 – Nxb Giáo Dục Bài tập hay khó Chu Văn Biên – Nguyễn Anh Vinh – Nxb Giáo dục 54 SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG THPT LÊ XOAY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐĂNG KÝ VIẾT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CẤP: NGÀNH: ; TỈNH: Thông tin tác giả đăng ký SKKN Họ tên: Phạm Thị Thu Hường Ngày sinh: 15/02/1977 Đơn vị công tác: Trường THPT Lê Xoay Chuyên môn: Vật Lý II Thông tin sáng kiến kinh nghiệm Tên sáng kiến kinh nghiệm: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Cấp học: THPT Mã lĩnh vực theo cấp học: 54 Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 3/2016 đến 1/2020 Trường THPT Lê Xoay- Vĩnh Tường – Vĩnh Phúc Đối tượng nghiên cứu: Các toán Vật lý hạt nhân chương trình THPT I Ngày tháng năm 2019 THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký, ghi rõ họ tên, đóng dấu) Ngày tháng năm 2019 TỔ TRƯỞNG/NHĨM TRƯỞNG CHUN MƠN (Ký, ghi rõ họ tên) Ngày 06 tháng năm 2019 NGƯỜI ĐĂNG KÝ (Ký, ghi rõ họ tên) Phạm Thị Thu Hường 55 ... mol suy số hạt hạt nhân X là: 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 b.BÀI TẬP Bài 1: Biết... CÁC DẠNG BÀI TẬP I CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT: Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân: a Phương pháp: Từ kí hiệu hạt nhân b Bài tập Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân + A Z... sáng tỏ mối quan hệ Vật lý hạt nhân toán học cách ứng dụng máy tính cầm tay để giải toán Vật lý hạt nhân 7.4 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các dạng tập Vật lý hạt nhân - Đối tượng