Chuyên đề Sử dụng Định luật bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân môn Vật Lý 12

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh , nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm [r]

CHUYÊN ĐỀ SỬ DỤNG

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Xét một hạt nhân khối lượng m, chuyển động với vận tốc v thì động và động lượng của hạt tương ứng là:

2

2

P mv P mK

= =

Xét một phản ứng hạt nhân:

1

1 2 3 4

A A A A

Z X + Z X →Z X + Z X

Để tìm áp dụng định luật bào tồn đợng lượng phản ứng, sử dụng phương pháp chung sau:

Bước 1: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối, viết phương trình phản ứng Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng với trình tự:

- Viết biểu thức vecto bảo toàn động lượng

- Căn cứ vào các thông số về phương chiều chuyển động của mỗi hạt đầu bài cho, biểu diễn các vecto động lượng lên sơ đồ hình vẽ

- Từ hình vẽ, suy mối liên hệ hình học giữ các đại lượng, kết hợp hệ thức động lượng để rút phương trình liên hệ giữa các động lượng hoặc động (1)

Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần, ta được phương trình: K1 + K2 + (m1 + m2).c2 = K3 + K4 + (m3 + m4).c2(2)

Bước 4: Kết hợp giải hệ (1),(2) thiết lập ở ta được nghiệm của bài toán

Chú ý: Với những bài chỉ có một ẩn số, ta có thể chỉ cần sử dụng một bước là đủ để giải được bài toán

2 VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Cho prơtơn có đợng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 37Li đứng yên Sau

mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2 Coi phản ứng khơng kèm theo phóng xạ gamma giá trị của

góc Φ là bao nhiêu?

Giải

- Phương trình phản ứng:

1 4

1H+3Li→ 2X+2X

mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u Năng lượng phản ứng toả :

ΔE = (8,0215 - 8,0030)uc2 = 0,0185uc2 = 17,23 MeV

2KX = KP + ΔE = 19,48 MeV → KX =9,74 MeV

- Tam giác OMN:

2 2

2 cos cos

2 2

1 2.1.0073.2, 25

0,1206 2.4, 0015.9, 74

X X P X P

p p P

X X X

P P P P P m K P

P m K

 

= + −

 = =

= =

Suy φ = 83,07ο

Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân:

1

0n+3Li→1H+

Hạt nhân

3Li đứng yên, nơtron có động Kn = MeV Hạt α và hạt nhân

1H bay theo

2

sin

0, 25( )

sin (180 )

n n

m K

K MeV

m 



  

= =

− −

Theo định luật bảo toàn lượng: Kn + ΔE = KH + Kα

→ ΔE = KH +Kα - Kn = 1,66MeV 3 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Mợt hạt nhân của chất phóng xạ A đứng yên phân rã tạo hai hạt B C Gọi

mA, mB, mC khối lượng nghỉ của hạt A, B, C c tốc độ ánh sáng chân không Q trình phóng xạ tỏa lượng Q Biểu thức nào sau đúng?

2

2

2

A B C

A B C

A B C

A B C

Q A m m m

c B m m m

Q C m m m

c Q

D m m m

c

= + +

= +

= + −

= − −

Câu 2: Bắn một prôtôn vào hạt nhân

3Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống

bay với tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn góc 60º Lấy khới lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u số khới của Tỉ sớ giữa tớc đợ của prơtơn tốc độ của hạt nhân X

A B 0,25 C D 0,5

Câu 3: Mợt hạt nhân X đứng n, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y Gọi m1 m2, v1 v2,

K1 K2 tương ứng khối lượng, tốc độ, động của hạt α và hạt nhân Y Hệ thức sau

1 1

2 2

2 2

1 1

1

2

1 2

2 1

v m K A

v m K v m K B

v m K v m K C

v m K v m K A

v m K

= =

= =

= =

= =

Câu 4: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y Biết hạt nhân

X có sớ khới A, hạt α phát tốc độ v Lấy khối lượng của hạt nhân sớ khới của tính theo đơn vị u Tớc độ của hạt nhân Y

4

4

4

4

4

v A

A v B

A v C

A v D

A + − − +

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng

xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học

Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường

Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức

Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS

THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất

các môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia