SKKN giải bài toán vật lí hạt nhân bằng phương pháp dùng định luật bảo toàn động lượng

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí học mơn khoa học bản, làm sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng ngày Sự phát triển Vật lí học dẫn tới xuất nhiều ngành kỹ thuật mới: Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, tự động hố điều khiển học, cơng nghệ thơng tin… Do có tính thực tiễn, nên mơn Vật lí trường phổ thơng mơn học mang tính hấp dẫn Tuy vậy, Vật lí mơn học khó sở tốn học.Bài tập Vật lí đa dạng phong phú Trong phân phối chương trình số tiết tâp lại so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho Học sinh Chính thế, người giáo viên phải làm để tìm phương pháp tốt nhằm tạo cho học sinh niềm say mê u thích mơn học này.Giúp học sinh việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải cần thiết Việc làm có lợi cho Học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập, nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tịi lời giải cho dạng tương tự Trong yêu cầu đổi giáo dục việc đánh giá Học sinh phương pháp trắc nghiệm khách quan Học sinh nắm dạng phương pháp giải giúp cho học sinh nhanh chóng tìm đáp số Vật Lí hạt nhân phần quan trọng chương trình Vật lí lớp 12 thường có mặt đề thi kì thi Quốc gia hành, phần có lượng kiến thức lớn khó nhiều học sinh THPT Với lí đó, chúng tơi chọn nghiên cứu đề tài: “GIẢI BÀI TỐN VẬT LÍ HẠT NHÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG” 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nàynhằm trang bị cho em học sinh lớp 12 kiến thức bản, giúp em nhanh chóng định hình kiến thức cần áp dụng để giải tập trắc nghiệm phần Vật Lí hạt nhânmột cách nhanh chóng tránh nhầm lẫn Trên sở kết nghiên cứu, kiến thức phân loại trường hợp vận dụng, học sinh ghi nhớ áp dụng cách nhanh chóng, giúp Học sinh có kết cao kì thi Quốc gia THPT 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu dạng tập nâng cao thường gặp đề thi THPT Quốc gia áp dụng rộng rãi cho học sinh có lực học trung bình, khá, giỏi Với phạm vi sáng kiến kinh nghiệm trường THPT, chuyên đề này, nghiên cứu đến số vấn đề nhỏ môn vật lý lớp 12: - Hệ thống sở lí thuyết Vật Lí hạt nhân; - Đưa phương pháp giải dạng tập Vật Lí hạt nhân có sử dụng định luật bảo tồn động lượng số ví dụ cụ thể -Bài tập tự luyện Đề tài áp dụng cho lớp 12C1 12C2 lớp có đa số Học sinh theo ban KHTN, chất lượng tương đương Lớp đối chứng 12C1 lớp thực nghiệm 12C2 có 45 Học sinh 1.4.Phương pháp nghiên cứu - Khái quát hóa, phân loại trường hợp để giải tập Vật Lí hạt nhân phương pháp dùng định luật bảo toàn động lượng - Xây dựng công thức tổng quát cho số trường hợp - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + Bảo toàn điện tích + Bảo tồn số nuclơn (bảo tồn số khối A) + Bảo toàn lượng toàn phần + Bảo toàn động lượng 2.1.2 Năng lượng phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân tính theo ba cách sau: Cách 1: Khi cho biết khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: ∆E = ∑ m truoc c − ∑ msau c Cách 2: Khi cho biết động hạt trước sau phản ứng: ∆E = ∑ Wsau − ∑ Wtruoc Cách 3: Khi cho biết độ hụt khối hạt trước sau phản ứng: ∆E = ∑ ∆m sau c − ∑ ∆m truoc c Cách 4: Khi cho biết lượng liên kêt lượng liên kêt riêng hạt nhân trước sau phản ứng ∆E = ∑ WLKsau − ∑ WLKtruoc + Nếu ΔE > toả nhiệt, ΔE < thu nhiệt 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Bài tập Vật Lí hạt nhân sử dụng định luật bảo toàn động lượng chương trìnhVật lí lớp 12 thường gậy khó khăn cho Học sinh, số tiết tâp lại so với nhu cầu cần nắm kiến thức cho học sinh Qua năm đứng lớp, nhận thấy Học sinh thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tập Hiện có nhiều sách tham khảo trình bày dạng Vật Lí hạt nhân góc độ khác Ở chuyên đề trình bày việc nhận diện hướng dẫn cách giải có tính hệ thống với ý giúp em nắm sâu sắc vấn đề liên quan Việc làm có lợi cho Học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập, nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tịi lời giải cho tương tự 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm (các giải pháp sử dụng để giải vấn đề) 2.3.1 Dạng Năng lượng phóng xạ Phương pháp: Hạt nhân mẹ A đứng yên phóng xạ thành hai hạt B (hạt nhân con) C (hạt phóng xạ): A → B + C Áp dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn lượng toàn r r r r r 0 = m C vC + m B v B m C v C = −m B v B ⇔  2 m A c = WC + WB + ( m C + m B ) c  WC + WB = ∆E mB  WC = ∆E  mC + m B m B WB = m C WC  ⇒ ⇒  WB + WC = ∆E  W = m C ∆E  B m C + m B Nhận xét: Hai hạt sinh chuyển động theo hai hướng ngược nhau, có tốc độ động tỉ lệ nghịch với khối lượng Nếu bỏ qua xạ gama lượng tỏa chuyển hết thành động hạt tạo thành Ví dụ 1: Hạt nhân A (có khối lượng nu) đứng yên phóng xạ thành hạt B (có khối lượng mB C (có khối lượng mC) theo phương trình phóng xạ: A → B + C Nếu phản ứng toả lượng ΔE động B A ΔE.mc/(mB + mc) B ΔE.mB/(mB + mc) C ΔE.(mB + mc)/mc D ΔE.mB/mc Hướng dẫn Ta có cách nhớ nhanh: Động hạt sinh tỉ lệ nghịch với khối lượng tổng động chúng AE nên: “toàn có m B + mC phần WB WB = mB ∆E ⇒ m B + mC chiếm mC phần WC chiếm mB phần”: Chọn A Ví dụ 2: (ĐH−2008) Hạt nhân A đứng yên phân rã thành hạt nhân B có khối lượng mB hạt α có khối lượng m α Tỉ số động hạt nhân B động nâng hạt α sau phân rã A ( mα / m B ) B ( mB / mα ) C ( mα / mB ) D mB / mα Hướng dẫn Cách 1: Động hạt sinh tỉ lệ nghịch với khối lượng: Cách 2: WB m α = ⇒ Wα m B r r r m W 2 = m B v B + mα vα ⇒ ( m B v B ) = ( m α vα ) ⇒ m B WB = m α Vα ⇒ B = α Wα m B 210 84 Chọn A Po Ví dụ 3: (ĐH−2010) Hạt nhân đứng n phóng xạ α , sau phóng xạ đó, động hạt α A lớn động hạt nhân B nhỏ động hạt nhân C động hạt nhân D nhỏ động hạt nhân Hướng dẫn 210 84 206 P → α + 82 Pb Cách 1: Trong phóng xạ, động hạt sinh tỉ lệ nghịch với khối lượng: WPb m = α ⇒ Wα > WPb ⇒ Wα m Pb Chọn A Cách 2: r r r 2 = m Pb v Pb + m α vα ⇒ ( m Pb v Pb ) = ( m α vα ) ⇒ m Pb WPb = m α Vα ⇒ WPb mα = < ⇒ Wα > WPb ⇒ Wα m Pb Chọn A Ví dụ 4: (ĐH−2012) Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Biết hạt nhân X có số khối A, hạt α phát tốc độ v Lấy khối lượng hạt nhân số khối tính theo đơn vị u Tốc độ hạt nhân Y A A Z 4v A+4 B 2v A−4 4v A−4 C Hướng dẫn D 2v A+4 X →42 α + AZ −−24 Y r r r r r m v 4v = m Y v Y + m α vα ⇒ m Y v Y = − m α v α ⇒ v Y = α α = ⇒ mY A−4 Chọn C Các ví dụ tự luyện: Ví dụ 5: (ĐH − 2011) Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Gọi m1 m2, v1 v2, K1 K2 tương ứng khối lượng, tốc độ, động hạt α hạt nhân Y Hệ thức sau đúng? A v1 m1 K1 = = v2 m2 K B v2 m2 K = = v1 m1 K1 C v1 m K1 = = v m1 K D v1 m K = = v m1 K1 Po210 → α + X Ví dụ 6: Ban đầu hạt nhân P0210 đứng yên phóng xạ theo phản ứng: Cho khối lượng hạt: mα = 4,0015u; mP0 = 209,9828u; mx = 205,9744u; 1uc = 931 (MeV); MeV = 1,6.10−13 J Biết lượng toả phản ứng chuyến hết thành động hạt tạo thành Động hạt X là: A 1.94.10−14 J B 1,95 10−14 J C 1,96.1010−14 J D 1,97 −14 10 J Ví dụ 7: Hạt nhân Ra226 đứng n phóng xạ hạt α theo phương tình sau: Ra226 → α + Rn222 Cho biết tỉ lệ khối lượng hạt nhân Rn hạt α 55,47 Biết lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành Hỏi % lượng toả chuyển thành động hạt α A 98,22% B 98,23% C 98,24% D 98,25% Ví dụ 8: Hạt nhân U234 đứng yên phóng xạ hạt a theo phương trình: U234 → α + Th230 Biết lượng toả phản ứng 2,2.10 −12 J chuyển hết thành động hạt tạo thành Cho khối lượng hạt: m α = 4,0015u, mTh = 229,9737u, 2u = 1,6605.10−27 kg Tốc độ hạt anpha là: A 0,256.108m/s B 0,255.108 m/s C 0,084 m/s D 0,257.108 m/s Ví dụ 9: Hạt nhân U234 đứng n phóng xạ hạt α theo phương trình sau: U234 → α + Th230 Cho biết tỉ lệ khối lượng hạt nhân Th hạt α 57,47 Biết lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành Động hạt α MeV Tính lượng phản ứng tỏa A 4,06 MeV B 4,07 MeV C 4,04MeV D 4,08 MeV Ví dụ 10: (THPTQ – 2017)Hạt nhna Ra226 đứng yên phóng hạt α biến đổi thành hạt nhân X Động hạt α phóng 4,8 MeV Coi tỉ lệ khối lượng xấp xỉ tỉ số số khối Năng lượng phân rã tỏa là: A 4,89 MeV B 4,72 MeV C 271MeV D 269 MeV 2.3.2 Các hạt tham gia có động ban đầu khơng đáng kể Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng: A + B  →C + D r r r r r mC vC = −mD v D m A vA = m C vC + m D v D ⇒  mC WC = mD WD (nếu bỏ qua xạ gama): Chứng tỏ hai hạt sinh chuyển động theo hai hướng ngược nhau, có tốc độ động tỉ lệ nghịch với khối lượng Mặt khác: WC + WD = ∆E + WA nên mD   WC = m + m ( ∆E + WA )  C D  m C W = ( ∆E + WA )  D m C + m D H +13 H  →2 He +10 n Ví dụ 11: Phản ứng hạt nhân: toả lượng 17,6 MeV Giả sử ban đầu động hạt không đáng kể Coi khối lượng xấp xỉ số khối Động n A 10,56 MeV MeV B 7,04 MeV r r r r = m α v α + m n v n ⇒ mα vα ( r = −m n v n ) ( ) C 14,08 MeV D 3,52 Hướng dẫn ⇒ mα Wα = m n Wn ⇒ Wn = 0, 25Wn ∆E = Wα + Wn ⇒ Wn ≈ 14,08 ( MeV ) ⇒ Chọn C 2.3.3 Các hạt chuyển động theo hai phương vng góc với mv ⇔ 2mW = m2 v2 ⇒ mv = 2mW r r r m A v A = mC v C + m D v D W= * Nếu * Nếu r r vC ⊥ vD r r vC ⊥ vA ( mA vA ) = ( m C v C ) + ( m D v D ) ⇒ m A WA = m C WC + m D WD ( mD vD ) 2 = ( m C v C ) + ( m A v A ) ⇒ m D WD = m C WC + m A WA 2 ∆E = WC + WD − WA Sau đó, kết hợp với phương trình: Có thể tìm hệ thức cách bình rphươngrvơ hướng đắng thức véc tơ: r + Nếu cho r r vC ⊥ vD bình phương hai vế m A vA = m C vC + m D vD m v + m v + 2m C m D vC v D cos 900 = m 2A v A2 ⇔ mC WC + m D WD = m A WA C C D D r r vC ⊥ vA + Nếu cho viết lại bình phương hai vế: r r r m A v A = mC vC + m D vD thành r r r mA v A − mC vC = m D vD m 2A v 2A + m 2C vC2 − 2mC m A vC v A cos 900 = m D2 v D2 ⇔ mWA + mC WC = m D WD Ví dụ 12: Hạt nhân α có động 5,3 (MeV) bắn phá hạt nhân 9 Be đứng yên Be + α  →n + X gây phản ứng: Hai hạt sinh có phương vectơ vận tốc vng góc với Cho biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau phản úng 5,6791 MeV, khối lượng hạt: mα = 3,968mn; mx = l,8965mn Động hạt X A 0,92 MeV B 0,95 MeV C 0,84 MeV D 0,75 MeV Hướng dẫn Vì hai hạt sinh chuyển động vng góc với nên: m n Wn + m X WX = m α Wα m N Wn + m X WX = m α Wα m W + 11,8965m n WX = 3,968m n 5,3 ⇒ n n  5, 6791 = Wn + WX − 5,3 ∆E = Wn + WX − Wα ⇒ WX ≈ 0,92 ( MeV ) ⇒ Chọn A Ví dụ 13: (ĐH−2010) Dùng prơtơn có động 5,45 MeV bắn vào hạt nhân Be 1 H + 94 Be  →2 α + 36 X đứng yên Phản úng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vng góc với phương tới prơtơn có động MeV Khi tính động hạt, lấy khối lượng hạt tính theo đon vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng A 4,225 MeV B 1,145 MeV C 2,125 MeV D 3,125 MeV Hướng dẫn Hạt α bay theo phương vuông góc với phương proton m H WH + m α Wα = m X WX ⇒ 1.5, 45 + 4.4 = 6.WX ⇒ WX = 3,575 ( MeV ) nên: Năng lượng phản ứng: ∆E = Wα + WX − WH − WBe = + 3,575 − 5, 45 − = 2,125 ( MeV ) > ⇒ Kinh nghiệm giải nhanh: * Nếu * Nếu r r vC ⊥ vD r r vC ⊥ vA Chọn C A + B  → C + D m C WC + m D WD = m A WA m C WC + m A WA = m D WD ∆E = WC + WD − WA Sau đó, kết hợp với Với tốn cụ thể, phải xác định rõ đâu hạt A, hạt B, hạt C hạt D 2.3.4 Các hạt chuyển động theo hai phương * Nếu r r ϕCD = v C , v D ( ϕCA * Nếu ) r r = vC ; v A ( ) Sau đó, kết hợp với m C WC + m D WD + cos ϕCD m C WC m D WD = m A WA m C WC + m A WA − cos ϕCA m C WC m A WA = m D WD ∆E = WC + WD − WA Ví dụ 14: Dùng proton có động 5,58 (MeV) bắn phá hạt nhân γ 23 11 Na đứng yên sinh hạt α hạt nhân X không kèm theo xạ Biết lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành, động hạt α 6,6 (MeV) động hạt X 2,648 (MeV) Cho khối lượng hạt tính theo u số khối Góc tạo hướng chuyển động hạt α hướng chuyển động hạt proton A 147° B 148° C 150° D 120° Hướng dẫn m P WP + m α Wα − cos ϕpα m P WP m α Wα = m X WX ⇒ 1.5,85 + 4.6, − cos ϕpα 1.5,58.4.6, = 20.2, 648 ⇒ ϕpα ≈ 150 ⇒ Chọn C Li Ví dụ 15: Bắn phá prơtơn vào hạt nhân đứng yên Phản ứng hạt nhân sinh hai hạt nhân X giống có tốc độ Biết tốc độ prôtôn lần tốc độ hạt nhân X Coi khối lượng hạt nhân số khối theo đơn vị u Góc tạo phương chuyển động hai hạt X A 60° B 90° C 120° D 150° Hướng dẫn 1 r r r H + 37 Li  →2 X + 42 X ⇒ m p v p = m X v X1 + m X v X1 ⇒ ( m P v P ) + ( m X v X1 ) + ( m X v X ) + 2m X v X1m X v X cos ϕ ( mP vP ) ⇒ 2 ( m X v X1 ) 2 = + cos ϕ ⇒ cos ϕ = − ⇒ i = 1200 ⇒ Chọn C Be Ví dụ 16: Hạt α có động MeV bắn vào hạt nhân đứng yên, gây phản ứng tạo thành hạt C12 hạt nơtron Hai hạt sinh có vectơ vận tốc hợp với góc 80° Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,6 MeV Coi khối lượng xấp xỉ số khối Động hạt nhân C A MeV B 0,589 MeV C MeV D 2,5 MeV Hướng dẫn 12 α +94 Be  →6 C +10 n Phương trình phản ứng: Hai hạt sinh có vectơ vận tốc hợp với góc 80° nên: m C WC + m n Wn + cos800 m C WC m n Wn = m α Wα ∆E = WC + Wn − Wα kết hợp với 12.WC + 1.Wn + cos800 12.WC 1.Wn = 4.5  5, = WC + Wn − ⇒ Wn = 10, − WC Ta hệ: ⇒ 11WC + cos800 12.WC 10, = WC = 9, ⇒ WC ≈ 0,589 ( MeV ) ⇒ Ví dụ 17: Bắn hạt α có động (MeV) vào hạt nhân nitơ 14 N Chọn B đứng yên, xẩy 17 α + N  →8 O + p 14 phản ứng hạt nhân: Biết động hạt prôtôn 2,09 (MeV) hạt prôtôn chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt α góc 60° Coi khối lượng xấp xỉ số khối Xác định lượng phản ứng tỏa hay thu vào A Phản ứng toả lượng 2,1 MeV B Phản ứng thu lượng 1,2 MeV C Phản ứng lượng 1,2 MeV D Phản ứng thu lượng 2,1 MeV Hướng dẫn Hạt prôtôn chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt a góc 60° nên m P WP + mα Wα − 2cos 600 m P WP m α Wα = m O W0 ⇒ 1.2, 09 + 4.4 − 1.2, 09.4.4 = 17W0 ⇒ W0 ≈ 0, 72 ( MeV ) Năng lượng: ∆E = W0 + WP − Wα = 0, 72 + 2, 09 − ≈ −1, ( MeV ) ⇒ Chọn B Li Ví dụ 18: Dùng chùm proton bắn phá hạt nhân đứng yên tạo hạt nhân X giống có động W bay theo hai hướng hợp với ϕ góc khơng sinh tia gama Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng chuyển nhiều tổng lượng nghỉ hạt tạo thành 2W/3 Coi khối lượng hạt nhân đo đon vị khối lượng nguyên tử gần số khối A 1 cos ϕ = −7 / B cos ϕ = +7 / cos ϕ = / C Hướng dẫn D cos ϕ = −5 / H + 37 Li  →2 X + 42 X ∆E = 2WX − WP ⇒ WP − ∆E = 4W r r 2 m P v P = m X v X1 ⇒ ( m P v P ) = ( m X v X1 ) + ( m X v X ) + 2m X v X1m X v X2 cos ϕ ⇒ m P WP = 2m X WX + 2m X WX cos ϕ ⇒ ⇒ 4W = 2.4W + 2.4W cos ϕ ⇒ cos ϕ = − Chọn D Li Ví dụ 19: (ĐH−2011): Bắn prôtôn vào hạt nhân đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống bay với tốc độ theo phương hợp với phương tới prơtơn góc 60° Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prôtôn tốc độ hạt nhân X A B 1/4 C D 1/2 Hướng dẫn 1 H + 73 Li  → X + 42 X Áp dụng định luật báo toàn động lượng: r r r m P v P = m X v X1 + m X v X 10 ⇒ ( m P v P ) = ( m X v X1 ) + ( m X v X ) + 2m X v X1m X v x cos ϕ ⇒ vP mX = vX mP 2 + cos ϕ = + cos120 = ⇒ Chọn A Li Ví dụ 20: Hạt nơtron có động (MeV) bắn vào hạt nhân đứng yên gây phản ứng hạt nhân tạo thành hạt α hạt T Các hạt α T bay theo hướng hợp với hướng tới hạt nơtron góc tương ứng bẳng 15 300 Bỏ γ qua xạ Phản ứng thu hay tỏa lượng? (cho tỷ số khối lượng hạt nhân tỉ số số khối chúng) A 17,4 (MeV).  B 0,5 (MeV) C −1,3 (MeV) D −1,66 (MeV) Hướng dẫn mα vα mα vα m v m v m W m W = n n = T T ⇒ = n n = T T sin 300 sin 450 sin140 sin 300 sin 450 sin 150  Wα = 0, 25 ( MeV ) ⇒ ⇒ ∆E = Wα + WT − Wn = −1, 66 ( MeV )  WT ≈ 0,09 ( MeV ) Điểm nhấn: Phản ứng hạt nhân kích thích: A + B (đứng yên) → C + D: ∆E = ( m A + mB − mC − mD ) c = WC + WD − WA Năng lượng phản ứng: 1) Nếu 2) Nếu r r vC ⊥ v r r vC ⊥ vA ϕCD r r = vC ; v D ϕCA r r = vC , vA 3) Nếu 4) Nếu ( ( m C WC + m D WD = m A WA m C WC + m A WA = m D WD ) ) thì m C WC + m D WD + cos ϕCD m C WC m P WD = m A WA m C WC + m A WA − cos ϕCD m C WC m A WA = m D WD BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Hạt A có động WA bắn vào hạt nhân B đứng yên, gây phản ứng: A + B → C + D Cho biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng ΔE Tính tổng động hạt nhân tạo thành A (ΔE - WA) B (ΔE + WA) C (WA - ΔE) D (0,5 ΔE + WA) Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân: Be +11 H → X +36 Li Cho biết hạt prơtơn có động 11 5,33734 MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên Tìm tổng động hạt tạo thành Cho biết khối lượng hạt: m Be = 9,01219u; mp = l,0073u; mLi = 6,01513u; mx = 4,0015u; 1uc2 = 931 (MeV) A MeV B 4,55 (MeV) C 0,155 (MeV) D 4,56 (MeV) 27 30 α +13 Al →15 P+n Xét phan ứng xảy bắn phá hạt nhân nhôm: Biết khối lượng hạt mAl = 26,9740u; mn = l,0087u; mp = 29,9700u; mα = 4,0015u, cho 1u = 931 MeV/c2 Động tối thiểu hạt α để phản ứng xảy A MeV B MeV C MeV D MeV Câu 4: Cho hạt A có động W A bắn phá hạt nhân B đứng yên tạo hạt nhân C D.Động hạt C gấp lần động hạt D Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau Câu 3: γ phản ứng ΔE không sinh xạ Tính động hạt D A 0,5.(WA + ΔE) B (WA + ΔE) C 2.(WA + ΔE) D 0,25.(WA + ΔE) Câu 5: Hạt α có động 5,3 (MeV) bắn vào hạt nhân 4Be9 đứng yên, gây α + 94 Be →12 C+n phản ứng: Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,7 (MeV), động hạt C gấp 10 lần động hạt n Động hạt nhân C A 9,8 MeV B MeV C 10 MeV D 12 MeV Li Cho hạt proton có động 1,2 (MeV) bắn phá hạt nhân đứng yên tạo hạt nhân X giống tốc độ chuyển động gấp đơi Cho Câu 6: γ biết phản ứng tỏa lượng 17,4 (MeV) không sinh xạ Động hạt nhân X có tốc độ nhỏ A 3,72 MeV B 6,2 MeV C 12,4 MeV D 5,8 MeV Câu 7: Hạt α có động 8,48.10 -13 27 13 (J) bắn vào hạt nhân Al đứng yên, 27 30 α +13 Al →15 P+X gây phản ứng Cho biết phản ứng thu lượng 4,176.10 -13 (J) hai hạt sinh có động Động hạt nhân X là: A 2,152.10-13(J) B 4,304.10-13 (J) C 6,328.10-13 (J) D 2,652.10-13 (J) Câu 8: Cho hạt proton có động 1,46 (MeV) bắn phá hạt nhân Li đứng γ yên tạo hạt nhân X giống có động khơng sinh xạ Cho biết phản ứng tỏa lượng 17,4 (MeV) Xác định động hạt nhân X A 9,48 MeV B 9,43 MeV C 10,1 MeV D 10,2 MeV Câu 9: Bắn hạt a có động MeV vào hạt nhân nito đứng yên gây 14 N + α →17 O+ p phản ứng: Phản ứng thu lượng 1,21 MeV Hai hạt sinh có động Coi khối lượng hạt nhân gần số khối, tính theo đơn vị u vói u = l,66.10-237kg Tốc độ hạt nhân ôxi 12 A 0,41,107 m/s B 3,98.106 m/s C 3,72.107 m/s D 4,1.107m/s Câu 10: Hạt prôtôn động 3,5 MeV bắn phá hạt nhân 11Na23 đứng yên tạo hạt α hạt nhân X Hạt α có độ lớn vận tốc 1,0005 độ lớn vận tốc hạt nhân X Cho biết tổng lượng nghi hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghi hạt sau phản ứng ΔE = 2,374 MeV, khối lượng hạt: mx = 5.mα Xác định động hạt X A 4,4 MeV B 4,5 MeV C 4,8 MeV D 4,9 MeV 14 Câu 11: Hạt a có động MeV đến bắn phá hạt nhân 7N đứng yên, gây phản ứng hạt nhân, tạo hạt prôtôn hạt nhân X Giả sử hai hạt sinh có độ lớn vận tốc Cho biết khối lượng mα= 4,0015u; mP = l,0073u; mN = 13,9992u; mX = 16,9947u; uc2 = 931 (MeV) Hãy tính động hạt prôtôn A 17,4 MeV B 0,145 MeV C 0,155 MeV D 0,156 MeV Câu 12: Xét phản ứng hạt nhân sau: 1H + 3L1 → 2.X + 17,0373 MeV Biết động hạt nhân hyđrô 1,2 MeV, hạt nhân Li đứng yên, hai hạt nhân X có độ lớn vận tốc Động hạt X là: A 18,2372 MeV B 13,6779 MeV C 17,0373 MeV D 9,11865 MeV Câu 13: : Dùng hạt Prơtơn có động 1,2 Mev bắn vào hạt nhân 37Li đứng yên thu hai hạt nhàn giống X chuyển động vói độ lớn vận tốc cho m P = l,0073u; mu = 7,0140u; mX = 4,0015u: lu = 931 Mev/c Động hạt X là:  A 18,24 MeV B 9,12 MeV C 4,56 MeV D 6,54 MeV Câu 14: Hạt α có động WA bắn vào hạt nhân B dứng yên, gây phan ứng: γ A + B → C + D không sinh xạ Hai hạt sinh có vecto vận tốc Bỏ qua hiệu ứng tương đối tính Động hạt C A C ∆E = WC − 0,5WA ∆E = 2WC − 0,5WA B D ∆E = 2WC − WA ∆E = WC − 2WA 14 N + α →17 O+p 14 N + α →17 O+ p Bắn hạt α vào hạt nhân 7N14 đứng yên ta có phản ứng: Các hạt sinh có véctơ vận tốc Cho khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối Tỉ số động hạt p động hạt X A 2/9 B 3/4 C 17/81 D 1/81 Câu 15: Bắn hạt α vào hạt nhân 7N14 đứng yên ta có phản ứng: Các hạt sinh có véctơ vận tốc Cho khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối Tính tỉ số tổng động hạt sinh tổng động hạt ban đầu A 2/9 B 3/4 C 1/3 D 5/2 Câu 16: 1 H + 37 Li → 2.X Hạt nhân hiđrô bắn phá hạt nhân Li7 đứng yên gây phản ứng: Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng 17 MeV, hai hạt nhân X có véctơ vận tốc Câu 17: 13 khơng sinh xạ γ Cho biết khối lượng: m X = 3,97.mp Động hạt X A 18,2372 MeV B 13,6779 MeV C 1,225 MeV D 9,11865 MeV Câu 18: Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ N14 đứng yên, xẩy phản ứng hạt nhân: 16 α +14 Ni →8 O +1 H Biết hai hạt sinh có véc tơ vận tốc Tổng lượng nghỉ trước nhỏ tổng lượng nghỉ sau 1,21 MeV Cho khối lượng hạt nhân số khối Tính động α A 1,56 MeV B 2,55 MeV C 0,55 MeV D 1,51 MeV 23 11 Na Hạt prôtôn động nằng 3,5 MeV bẳn phá hạt nhân đứng yên tạo hạt α hạt nhân X Cho biết hạt hai hạt sinh chuyển động hướng hạt α có độ lớn vận tốc lần độ lớn vận tốc hạt nhân X Cho biết khối lượng: m U = 3,97.mp: mX = 19,84.mp; mp = 1,67.10-27 (kg) Tính động hạt X A 4,4 MeV B 0,09 MeV C 4,8 MeV D 4,9 MeV 14 Câu 20: Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ N đứng yên, xảy phản ứng thành hạt nhân oxi hạt proton Biết hai hạt sinh có véctơ vận tốc m O m α = 0, 21( m O + m P ) Cho khối lượng hạt nhân thỏa mãn: m P m α = 0,012 ( m O + m P ) Động hạt α 1,55 MeV Hỏi phản ứng tỏa hay thu lượng? A thu 1,2 MevT B tỏa 1,2 MeV C thu 1,55 MeV D tỏa 1,55 MeV Câu 19: Li + n →42 α +13 T Phản ứng hạt nhân: toả lượng 4,8 MeV Giả sử ban đầu động hạt không đáng kể Coi khối lượng xấp xỉ số khối Động T A 2,33 MeV B 2,06 MeV C 2,40 MeV D 2,74 MeV Câu 21: Câu 22: Hạt α Be + α → n + X có động 5,3MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng 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 0,5MeV C 8,3 MeV D 2,5 MeV Câu 23: Bắn hạt α có động WA vào hạt nhân B đứng yên, xẩy phản ứng hạt n nhân: A + 3nB → 2nC + 2nD Biết động hạt C W C chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt A góc 90° khơng sinh xạ γ Coi khối lượng xấp xi số khối Tính lượng phản ứng tỏa hay thu vào A Câu 24: ∆E = WC − 0,5WA ∆E = 2WC − WA ∆E = 2WC − 0,5WA ∆E = WC − 2WA B C D Hạt α có động 7,7 MeV đến va chạm với hạt nhân 7N14 đứng yên, gây 14 α +14 N →1 H + X phản ứng: Biết vận tốc prơtơn bắn có phương vng góc với vận tốc hạt α Cho biết khối lượng hạt nhân: m α = 4,0015u; mp = l,0073u; mN = 13,9992u; mX = 16,9947u; luc2 = 931 (MeV) Tốc độ hạt nhân X A 4,86.106 m/s B 4,96.106 m/s C 5,06.106 m/s D 5,15.106 m/s Câu 25: Dùng chùm proton có động 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 4Be9 đứng yên tạo hạt α hạt nhân X Hạt α chuyển động theo phương vng góc với vận tốc proton có động MeV Coi khối lượng đo đơn vị u xấp xỉ số khối nó, lấy luc2 = 931 (MeV) Lựa chọn phương án sau: A Phản ứng toả lượng 2,125 MeV B Phản ứng thu lượng 2,126 MeV C Phản ứng toả lượng 2,127 MeV D Phản ứng thu lượng 2,126 MeV Be Ngườita dùng proton có động 5,45 MeV bắn phá hạt nhân đứng yên sinh hạt α hạt nhân liti (Li) Biết hạt α sinh có động MeV chuyển động theo phương vng góc với phương chuyến động proton ban đầu Cho khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xi số khối Động hat nhân liti sinh A 1,450 MeV B 4,725 MeV C 3,575 MeV D 9,450 MeV Câu 27: Hạt α có động (MeV) bắn vào hạt nhân 4Be9 đứng yên, gây phản ứng: 4Be9 + α → n + X Hạt n chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt α góc 60° Cho động hạt n (MeV) Tính động hạt nhân X Coi khối lượng xấp xỉ số khối A 18,3 MeV B 2,5 MeV C 1,3 MeV D 2,9 MeV Câu 28: Dùng hạt prôtôn bắn vào hạt nhân Liti 3Li đứng yên cho ta hai hạt nhân α có động WA Biết hạt α chuyển động theo hướng tạo với góc 160° Cho biết khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối Lựa chọn phương án sau A phản ứng toả lượng 2Wα (4cos20° - 3) B phản úng thu lượng Wα (4cos20° - 3) C phản úng toả lượng Wα (2cos20° -1) D phản úng thu lượng Wα (2cos20° - 1), Câu 29: Dùng chùm proton có động 5,75 (MeV) bắn phá hạt nhân 3Li7 đứng yên tạo hạt nhân X giống có động Năng lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành Cho khối lượng hạt nhân: mx = 4,0015u; mu = 7,0144u; mp = l,0073u; luc2 = 931 (MeV) Xác định góc hợp véctơ vận tốc hai hạt nhân X sau phản ứng A 147° B 148° C 170° D 160° Câu 30: Dùng chùm proton có động 1,8 MeV bắn phá hạt nhân 3L17 đứng yên tạo hạt nhân X giống có độ lớn vận tốc khơng sinh tia gama Xác định góc hợp véctơ vận tốc hai hạt nhân X sau phản ứng Câu 26: 15 Năng lượng toả phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành Cho biết khối lượng hạt nhân: m x = 4,0015u; mU = 7,0144u; mp = l,0073u; luc2 = 931 (MeV) A 167,5° B 178° C 171° D 170° Đáp án tập tự luyện: 1.B 2.A 3.B 4.D 5.C 6.A 7.A 8.B 9.B 10.D 11.D 12.D 13.B 14.D 15.D 16.A 17.C 18.A 19.B 20.A 21.D 22.D 23.C 24.A 25.A 26.C 27.C 28.A 29.D 30.A 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 2.4.1 Kết khảo sát đầu năm Đề tài tiến hành dạy thực nghiệm năm học 2020 – 2021 lớp 12C2 lớp đối chứng 12C1 trường THPT Hoằng Hóa Các lớp có lực học tập qua đợt khảo sát đầu năm học 2020 - 2021 sau: Điểm YẾU, GIỎI KHÁ TB KÉM Sĩ số Lớp Thực nghiệm Lớp Đối chứng 12C2 12C1 14 31,11% 21 46,67% 16 35,56% 22 48,89% 10 22,22% 15,55% 0 0 45 vắng 45 vắng 2.4.2 Nhận xét: Nhìn chung lực HS lớp thực nghiệm lớp đối chứng Lớp thực nghiệm có 77,78% giỏi, khá; lớp đối chứng có 84,45% HS giỏi, Lớp đối chứng có phần cao 6,67% HS khá-giỏi Lớp thực nghiệm giảng dạy theo nghiên cứu đề tài cịn lớp đối chứng tiến hành dạy thơng thường không lưu ý đến áp dụng nghiên cứu đề tài Sau trình giảng dạy hết chương “ Vật Lí hạt nhân”, tiến hành ơn tập hệ thống lại kiến thức cho lớp thực nghiệm theo vận dụng đề tài, lớp đối chứng ơn tập bình thường, sau tiến hành kiểm tra đề chung lớp thực nghiệm lớp đối chứng cho kết trình bày mục 2.4.3 2.4.3 Kết qua kiểm tra * Đề kiểm tra chung lớp năm học 2019 - 2020 Điểm Lớp GIỎI 24 53,33% KHÁ 18 40,00% TB 6,67% YẾU, KÉM 0 Sĩ số 42 vắng 16 Thực nghiệm Lớp Đối chứng 12C2 12C1 20 44,45% 19 42,22% 13,33% 0 vắng 40 Kết tổng quát toàn kiểm tra cho thấy lớp thực nghiệm lớp đối chứng có tiến so với khảo sát đầu năm Nhìn chung, kết lớp thực nghiệm vượt qua lớp đối chứng Cụ thể lớp 12C2 có 93,33% có điểm giỏi, khá; lớp đối chứng 12C1 có 86,67% có điểm giỏi, Lớp thực nghiệm có số kiểm tra đạt điểm - giỏi vượt lớp đối chứng 6,66%; tăng 15,55% so với kết khảo sát đầu năm Khi áp dụng chuyên đề, Học sinh vận dụng vào giải tốn Vật Lí hạt nhân tự tin hơn, tới đáp số nhanh, xác gây hứng thú học tập cho học sinh Chuyên đề triển khai với lớp có Học sinh có lực họckhá- giỏi hiệu KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1.Kết luận Sau thời gian nghiên cứu tích lũy chúng tơi nêu cách tóm tắt nội dung sau: - Hệ thống sở lí thuyết Vật Lí hạt nhân - Đưa phương pháp giải dạng tập Vật Lí hạt nhân, có ví dụ cụ thể: Dạng Năng lượng phóng xạ Dạng Các hạt tham gia có động ban đầu không đáng kể Dạng Các hạt chuyển động theo hai phương vng góc với Dạng Các hạt chuyển động theo hai phương Sau dạng tốn, chúng tơi đưa cách nhận diện giải nhanh cho dạng -Bài tập tự luyện 3.2.Kiến nghị 3.2.1 Đối với nhà trường Cần trang bị cho giáo viên sách tham khảo phù hợp với nội dung chương trình Bộ giáo dục, triển khai có hiệu chuyên đề sở giáo dục quy định, tăng cường sở vật chất, phương tiện kỹ thuật dạy học, để thuận lợi cho việc dạy học trực tuyến trước diễn biến phức tạp đại dịch covit 17 3.2.2 Đối với giáo viên Cần nghiên cứu tích luỹ kiến thức, học tập bồi dưỡng thường xuyên modun có hiệu áp dụng SKKN đạt giải cấp tỉnh vào giảng dạy, cập nhật đổi kiến thức phương pháp phù hợp với thực tiễn, thay đổi cách dạy học theo kịp với phát triển xã hội Với sáng kiến này, hy vọng giúp em Học sinh lớp 12 có nhìn tổng qt việc gải tốn Vật Lí hạt nhân cách sử dụng định luật bảo toàn động lượng, rút ngắn thời gian giải tập, nâng cao kết kì thi tốt nghiệp THPT Trong lần viết sau, khai thác số dạng tốn Vật Lí hạt nhân mà sáng kiến chưa đề cập đến Do thời gian có hạn nên viết khơng tránh khỏi sai sót, mong quý đồng nghiệp trao đổi, góp ý để đề tài hồn thiện Chúng chân thành cảm ơn quý Thầy Cô quan tâm! Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác TRỊNH THỊ CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề thi THPTQG Bộ Giáo dục Kinh nghiệm luyện thi Vật lí 12 tập - Chu Văn Biên, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2019 Nâng cao phát triển Vật Lí 12- Tơ Giang, NXB Giáo dục Việt Nam, năm 2011 Website : http://thuvienvatly.com, http://www.giaoan.violet.vn Website : http://vatliphothong.vn 18 ... định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + Bảo tồn điện tích + Bảo tồn số nuclơn (bảo tồn số khối A) + Bảo toàn lượng toàn phần + Bảo toàn động lượng 2.1.2 Năng lượng phản ứng hạt nhân Năng lượng. .. đó, động hạt α A lớn động hạt nhân B nhỏ động hạt nhân C động hạt nhân D nhỏ động hạt nhân Hướng dẫn 210 84 206 P → α + 82 Pb Cách 1: Trong phóng xạ, động hạt sinh tỉ lệ nghịch với khối lượng: ... sở lí thuyết Vật Lí hạt nhân - Đưa phương pháp giải dạng tập Vật Lí hạt nhân, có ví dụ cụ thể: Dạng Năng lượng phóng xạ Dạng Các hạt tham gia có động ban đầu không đáng kể Dạng Các hạt chuyển động