Bài 1 cấu tạo hạt NHÂN – NĂNG LƯỢNG LIÊN kết

CHƯƠNG 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ BÀI 1: CẤU TẠO HẠT NHÂN – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT Mục tiêu  Kiến thức + Nêu cấu tạo nguyên tử, phân tử hạt nhân nguyên tử Phân biệt proton, notron đặc tính vật lý + Nắm kiến thức độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng tính bền vững hạt nhân nguyên tử + Trình bày kiến thức đơn vị khối lượng nguyên tử, lực hạt nhân tính chất đồng vị hạt nhân  Kĩ + Xác định số hạt proton, notron, nuclon hạt nhân lượng chất + Viết kí hiệu hạt nhân + Tính độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân + Xác định tính bền vững hạt nhân lý thuyết thực nghiệm Trang A CẤU TẠO HẠT NHÂN I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Cấu tạo hạt nhân Mỗi hạt nhân cấu tạo từ proton notron, chúng gọi chung nuclon - Hạt proton (p) hạt có khối lượng m p  1, 67262.10 27 kg mang điện tích nguyên tố dương q p   e  1, 6.10 19 C - Hạt notron (n) hạt có khối lượng mn  1, 67493.1027 kg khơng mang điện tích - Điện tích hạt nhân bội số số proton hạt nhân Cấu tạo nguyên tử Chú ý: Nguyên tử trung hòa điện, số electron quay quanh hạt nhân ln số proton có hạt nhân Vậy nên, khối lượng nguyên tử tổng khối lượng hạt tạo thành nguyên tử m nt  Zm p   A  Z  m n  Zm e Vì khối lượng electron nhỏ so với hạt nhân nên coi khối lượng nguyên tử gần khối lượng hạt nhân Ký hiệu hạt nhân Ký hiệu số hạt nhân: Trong vật lý hạt nhân, hạt nhân X kí hiệu: AZ X Uranium: Trong đó, Polunium: 238 92 U có 92 proton 146 notron 210 82 Po Z số thứ tự nguyên tố bảng tuần hoàn, gọi Helium: He nguyên tử số (có thể coi số proton) Hydro: 21 H A tổng số nuclon hạt nhân, gọi số Các proton notron có kí hiệu tương khối ứng 21 p 01 n Do đó, số notron hạt nhân xác định: N  A  Z Trên thực tế, người ta thường viết đơn giản để kí hiệu hạt nhân, ví dụ C12, U235, Kích thước hạt nhân Nếu coi hạt nhân hình cầu bán kính hạt nhân xác định bởi: R  1, 25.1015 A  m  Thể tích hạt nhân tỉ lệ với số khối A hạt Do đó, hạt nhân có số khối lớn kích thước nhân: V  R A lớn Trang Một số đồng vị thường gặp: Đồng vị Những hạt nhân có số proton, khác số - Hydro có đồng vị 11 H (hydro nhẹ notron dẫn đến số khối (số nuclon) khác gọi đồng vị - Số khối khác nên tính chất vật lý đồng vị chiếm phần lớn tự nhiên), 21 H (hydro nặng – gọi hạt Doteri - 21 D ) khác H (hydro siêu nặng – gọi hạt - Các hạt nhân đồng vị nằm ô bảng hệ Triti - 31T ) thống tuần hoàn nguyên tố - Cacbon tự nhiên có đồng vị 12 C, 13 C, 14 C - Ngồi đồng vị tự nhiên, cịn số đồng vị nhân tạo tạo từ trình phản ứng hạt nhân Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) Trong vật lý hạt nhân, đơn vị khối lượng thường gặp (kilogam, gam, miligam), cịn sử dụng đơn vị khối lượng ngun tử, kí hiệu u định nghĩa Khối lượng hạt đặc biệt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử: mp  1, 007276 u 1 u  m 12 C 12 mn  1,008665u Do ta có 1u  1,66055.1027 kg mHe  4,0015u Theo hệ thức liên hệ lượng khối lượng Anh- me  0,00055u xtanh: E  mc2 hệ thức MeV  1,6.1013 J tính 1uc2  931,5MeV II CÁC DẠNG BÀI TẬP Bài toán 1: Xác định cấu tạo hạt nhân Phương pháp giải Ví dụ: Số notron hạt nhân A 13 B 14 27 13 C 27 Al D 40 Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định số proton (Z) số nuclon (A) Bước 1: Ta có: Z  13, A  27 công thức hạt nhân nguyên tử Bước 2: Số notron N  A  Z  27  13  14 Bước 2: Áp dụng công thức A  Z  N để tìm số Chọn B notron Trang Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hạt nhân 60 27 Co có cấu tạo gồm A 33 proton 27 notron B 27 proton 60 notron Kí hiệu hạt nhân: AZ X C 27 proton 33 notron D 33 proton 27 notron Hạt nhân cấu tạo từ Hướng dẫn giải hạt proton notron, gọi Số proton Z  27 chung hạt nuclon Số notron N  A  Z  60  27  33 Chọn C Ví dụ 2: Các hạt nhân đồng vị có A số proton khác số notron Đồng vị hạt nhân có B số notron khác số proton số proton Z khác C số proton số khối số notron N → số khối D số khối khác số notron khác → Tính chất vật lý Hướng dẫn giải hạt nhân khác Các hạt nhân đồng vị có số proton (Z) khác số notron (N) nên khác số khối (A) Chọn A Bài toán 2: Đơn vị khối lượng nguyên tử Phương pháp giải Bước 1: Xác định đơn vị đề cho Ví dụ: Phát biểu sau đơn vị khối lượng Đơn vị đo khối lượng hạt nhân bao gồm: kg, u, nguyên tử sai? eV/c2 , MeV/c2 A u  Bước 2: Áp dụng công thức chuyển đổi đơn vị khối lượng đồng vị 12 Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) có giá trị: B u  1,66055.1031 kg 1 u  m 12 C  1, 66055.1027 kg  931,5 MeV/c 12 C u  931,5MeV/c2 12 C D Tất sai Hướng dẫn giải Vì u  1,66055.1027 kg nên đáp án B sai Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Đơn vị đo khối lượng vật lý hạt nhân A kg B đơn vị khối lượng nguyên tử (u) C đơn vị eV/c2 MeV/c2 Trang D câu A, B, C Hướng dẫn giải Đơn vị đo khố lượng hạt nhân bao gồm: kg, u, eV/c2 , MeV/c2 Chọn D Ví dụ 2: Cho proton có khối lượng 1,672.1027 kg Khối lượng proton theo đơn vị u A 1,07 u B 1,007 u C 1,0007 u D Giá trị khác A, B, C Hướng dẫn giải Ta có: u  1, 66055.1027 kg  1, 672.1027 kg  1, 672.1027  1, 007 u 1, 66055.1027 Chọn B Bài toán 3: Xác định số hạt nhân nguyên tử số proton, notron có m lượng chất hạt nhân Phương pháp giải Ví dụ: Cho số Avogadro 6,02.1023 mol1 Số hạt nhân nguyên tử số proton có 1,2g 23 11 Na A 3,14.1022 hạt nhân 3,77.1023 proton B 3,14.1022 hạt nhân 3, 45.1023 proton C 3,77.1023 hạt nhân 3,14.1022 proton D 3, 45.1023 hạt nhân 3,77.1023 proton Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định số hạt nhân có lượng chất Bước 1: Số hạt nhân Natri có lượng chất đó: N  m N A (hạt nhân) A Trong đó: là: N m 1, NA  6, 02.1023  3,14.1022 hạt nhân A 23 +) m: khối lượng +) A: số khối +) N A  6, 02.1023 mol1 : số Avogadro Bước 2: Xác định số proton (Z) notron (N) từ Bước 2: Số proton có lượng chất là: hạt nhân AZ X 11.3,14.1022  3, 45.1023 proton Sau tính số proton notron có lượng Chọn B chất: +) Tổng số proton = Số proton  Số hạt nhân +) Tổng số notron = Số notron  Số hạt nhân Trang Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho số Avogadro 6,02.1023 mol1 Hạt nhân nguyên tử có 100g Iot 131 52 Số mol nguyên tử có m I m (mol) M A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt gam chất là: n  C 4,952.1023 hạt D 5,925.1023 hạt Số nguyên tử có n mol Hướng dẫn giải là: N  n.NA (nguyên tử) Số hạt nhân Iot có lượng chất là: N m 100 NA  6, 02.1023  4,595.1023 hạt nhân A 131 Chọn B Ví dụ 2: Biết số Avogadro 6,02.1023 mol1 , khối lượng mol hạt nhân urani 238 92 U 238 gam/mol Số notron 119 gam urani 238 92 U Từ A Z X, có số notron N  AZ A 2, 2.1025 notron B 1, 2.1025 notron Tổng số notron có C 8,8.1025 notron D 4, 4.1025 notron lượng chất = Số notron  Số hạt nhân Hướng dẫn giải Số hạt nhân urani có lượng chất là: N m 119 NA  6, 02.1023  3, 01.1023 hạt nhân A 238 Mà nguyên tử U ta có: 238  92  146 notron Tổng số notron có lượng chất là: 146.3,01.1023  4, 4.1025 notron Chọn D III BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài tập Câu 1: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo A proton, notron electron B notron electron C proton, notron D proton electron Câu 2: Phát biểu sau sai nói hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân có ngun tử số Z chứa Z proton B Số nuclon số khối A hạt nhân C Số notron N hiệu số khối A số proton Z D Hạt nhân trung hòa điện Câu 3: Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử AZ X cấu tạo gồm Z notron A proton B Hạt nhân nguyên tử AZ X cấu tạo gồm Z proton A notron C Hạt nhân nguyên tử AZ X cấu tạo gồm Z proton  A  Z  notron Trang D Hạt nhân nguyên tử AZ X cấu tạo gồm Z notron  A  Z  proton Câu 4: Hạt nhân Poloni 210 84 Po có A 84 proton 210 notron B 84 proton 126 notron C 84 notron 210 proton D 84 nuclon 210 notron Câu 5: Hai hạt nhân 31T 23 He có A số notron C điện tích B số nuclon D số proton Câu 6: Hạt nhân uranium có 92 proton 143 notron có kí hiệu hạt nhân A 327 92 B U 235 92 C U 92 235 U D 143 92 U Câu 7: Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân A có khối lượng B số Z, khác số A C số Z, số A D số A Câu 8: Nguyên tử có hạt nhân sau đồng vị với nguyên tử có hạt nhân AZ X ? A A 1 Z 1 X B A 1 Z C X A Z 1 X D A 1 Z 1 X Câu 9: Các đồng vị hidro A Triti, doteri hidro thường B heli, triti doteri C Hidro thường, heli liti D heli, triti liti Câu 10: Phát biểu sau đồng vị sai? A Các đồng vị phóng xạ khơng bền B Các nguyên tử mà hạt nhân có số proton có số notron khác gọi đồng vị C Các đồng vị nguyên tố có số notron khác nên tính chất hóa học khác D Các đồng vị ngun tố có vị trí bảng hệ thống tuần hoàn Câu 11: So với hạt nhân 29 14 Si , hạt nhân 40 20 Ca có nhiều A 11 notron proton B notron proton C notron proton D notron 12 proton Câu 12: Phát biểu sau sai? A Đơn vị khối lượng nguyên tử u khối lượng khối lượng đồng vị 12 12 C B u  1,66055.1031 kg C Khối lượng nuclon xấp xỉ u D Hạt nhân có số khối A có khối lượng xấp xỉ Au Câu 13: Cho notron có khối lượng 1,674.1027 kg Khối lượng notron theo đơn vị MeV/c2 A 939 MeV/c2 B 93,9 MeV/c2 C 9,39 MeV/c2 D Giá trị khác A, B, C Câu 14: Biết số Avogadro NA  6, 02.1023 hạt/mol khối lượng hạt nhân số khối Số proton có 0,27 gam A 6,826.1022 27 13 Al C 9,826.1022 B 8,826.1022 Câu 15: Biết N A  6, 02.1023 mol1 Trong 59,5g 238 92 D 7,826.1022 U có số notron xấp xỉ Trang A 2,38.1023 B 2, 20.1025 D 9, 21.1024 C 1,19.1025 Bài tập nâng cao Câu 16: Khí Clo (Cl2) gồm loại nguyên tử đồng vị 35 17 Cl 37 17 Cl Nguyên tử khối clo từ Cl2 Cl  35,5 Tỉ lệ hai loại đồng vị theo thứ tự kể khí Cl2 A 25%; 75% B 40%; 60% C 75%; 25% D 60%; 40% Câu 17: Cho biết khối lượng nguyên tử Radi ( 226 88 Ra ) mRa  226,0254u ; hạt electron me  0,00055u Bán kính hạt nhân xác định công thức r  r0 A  1, 23.1015 A  m  Khối lượng riêng hạt nhân radi A 2,13.1015 kg/m3 B 1,54.1017 g/cm3 C 2,13.1017 kg/m3 D 2,13.1017 g/cm3 Câu 18: Nito tự nhiên có khối lượng nguyên tử m  14,00670u gồm hai đồng vị lượng nguyên tử m1  14,00307 u 15 14 N có khối N có khối lượng nguyên tử m2  15,00011u Tỉ lệ phần trăm hai đồng vị nito tự nhiên A 0,36% 14 C 99,36% N 99,64% 14 N 0,64% 15 N B 99,64% 14 N 0,36% 15 N 15 N D 99,30% 14 N 0,70% 15 N B KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG NGHỈ I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM - Hệ thức Anh-xtanh khối lượng lượng: E  mc2 , với c  3.108 m/s tốc độ ánh sáng chân không - Khối lượng tương đối tính Gọi m0 khối lượng nghỉ (có thể coi khối lượng chất điểm đứng yên), khối lượng tương đối tính m chất điểm chuyển động với vận tốc v là: m  m0 1 v2 c2 (1) Anh-xtanh (1879-1955) nhà Vật lý người Đức - Hệ thức lượng khối lượng Anh-xtanh cho rằng, định luật vật lý không thay đổi hệ suy chiếu quán tính Nhân hai vế (1) với c2 E  mc  m0 v2 1 c c  E0 v2 1 c Tốc độ ánh sáng c  3.108 m/s tuyệt đối (2) tốc độ lớn vật chất tự nhiên Khi hạt chuyển động với vận tốc v E  mc2 gọi lượng toàn phần chất điểm so sánh với tốc độ ánh sáng (của hạt) - Kích thước vật co ngắn lại Các trường hợp riêng - Khối lượng vật lớn Trang + Khi v  E  E0  m0c2 E0 gọi - Thời gian diễn dài Theo thuyết lượng tử ánh sáng, photon ứng lượng nghỉ chất điểm (hạt) c (với trường hợp học cổ điển) hay với xạ đơn sắc có bước sóng  tần số hc f có lượng   hf  , ta có E  m0 c2  m0 v  + Khi v v c Như vậy, chất điểm chuyển động, lượng tồn Kí hiệu m ph khối lượng tương đối tính phần bao gồm lượng nghỉ động Và photon, ta có E  m ph c Như vậy: viết: E  E0  K mph  Và động hạt xác định     m0  K  E  E   m  m  c hay K   m0  c2   v  1  c    hf h   c c c Theo (1) khối lượng nghỉ photon m0  m ph  v2 v  c nên m0  đó, c2 khối lượng nghỉ photon II CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải Áp dụng kết hệ thức Anh-xtanh để xác Ví dụ: Một hạt có khối lượng nghỉ m0 Theo định đại lượng chưa biết: thuyết tương đối, động hạt chuyển động với tốc độ 0,6c (c tốc độ ánh sáng chân không) A 0,36m0c B 1, 25m0c2 C 0, 25m0c D 0, 225m0c2 Hướng dẫn giải Bước 1: Viết biểu thức liên hệ động lượng với khối lượng nghỉ Bước 2: Thay số vào biểu thức tính tốn chọn đáp án     m0  K  E  E0   m0  c2   v  1  c       m0  K   m  c  0, 25m 0c 2    0, 6c     c2   Chọn C Trang Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khối lượng nghỉ hạt electron me  9,1.1031 kg Biết tốc độ ánh sáng hạt nhân với tốc độ v  1, 2.108 m/s khối lượng tương đối Với dạng tập ví dụ này, mở tính hạt A m  9,93.1031 kg B m  9,1.1031 kg 31 31 C m  8,89.10 kg D m  9,5.10 kg Hướng dẫn giải rộng toán xác định vận tốc v biết khối lượng tương đối tính, xác định thơng số lượng m0 Khối lượng tương đối tính xác định m  1 9,1.1031 Thay số, xác định m  1, 2.10   3.10  1 nghỉ, động năng… v c2  9,93.1031 kg Chọn A Ví dụ 2: Khối lượng tương đối tính vật chuyển động Về kĩ thuật tính tốn, tập tăng 25% so với khối lượng nghỉ Biết tốc độ ánh sáng chân trung vào công thức không c  3.108 m/s tốc độ chuyển động vật B v  0,7c A v  0,8c C v  0,6c D v  0,9c học sinh nắm thật chắn m0 1 đối, tập dạng khơng q khó u cầu Hướng dẫn giải Ta có, m  phần lí thuyết thuyết tương kiến thức v2 c2 Khối lượng tương đối tăng 25% so với khối lượng nghỉ, tức m  1, 25m0 Tương đương: m  m0 v2 1 c  1, 25m suy v  0,6c Chọn C III BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài tập Câu 1: Khi vận tốc vật v A E  m0c2  m0 v c lượng tồn phần vật xác định biểu thức B E  m0c2  m0 v C E  m0c2  m0 v 2 D E  m0 c  m0 v 2 Câu 2: Khối lượng tương đối tính vật xác định Trang 10 A m  m0 1 v c B m  m  v2 c2 C m  m0 D m  v 1 c m0 v2 1 c Câu 3: Công thức công thức sau sai dùng để xác định khối lượng tương đối tính photon ứng với xạ đơn sắc có bước sóng  tần số f? A mph   c2 B m ph  hf c2 C m ph  h c D m ph  hc  Câu 4: Khối lượng tương đối tính photon 6.1036 kg xạ ứng với photon có bước sóng A   0,50 m B   0,37 m C   0, 25 m D   0,12 m Câu 5: Khi nguồn sáng chuyển động chân không với vận tốc v, tốc độ truyền ánh sáng chân khơng có giá trị A Nhỏ c B Lớn c C Lớn nhỏ c, phụ thuộc vào phương truyền tốc độ nguồn D Luôn c, không phụ thuộc phương truyền tốc độ nguồn Câu 6: Tính khối lượng tương đối tính photon ứng với xạ có bước sóng   0,50 m Cho biết c  3.108 m/s ; h  6,625.1034 J.s A 4, 42.1036 kg B 2, 21.1036 kg C 3,36.1036 kg D 5,64.1036 kg Câu 7: Tính tốc độ vật có lượng tồn phần lớn gấp hai lần lượng nghỉ Cho c  3.108 m/s A 259,8.106 m/s B 290,8.106 m/s C 159,8.106 m/s D 1,5.106 m/s Câu 8: Một người có khối lượng nghỉ 60kg Khối lượng tương đối tính người người chuyển động với tốc độ 0,6c? A 90 kg B 80 kg C 75 kg D 60 kg Câu 9: Một hạt có động năng lượng nghỉ tốc độ hạt A 6.108 m/s B 26.108 m/s C 0, 26.108 m/s D 2,6.108 m/s Câu 10: Một vật có khối lượng nghỉ 1kg chuyển động với tốc độ v, động vật 2, 25.1016 J Tốc độ vật A 0,6c B 0,7c C 0,8c D 0,9c Câu 11: Một hạt chuyển động có động lượng tương đối tính gấp hai lần động lượng tính theo học Newton Vận tốc hạt A 2.108 m/s B 2,3.108 m/s C 1,5.108 m/s D 2,6.108 m/s Câu 12: Theo thuyết tương đối, cho biết tốc độ ánh sáng chân không c  3.108 m/s Một electron có động nửa lượng nghỉ electron chuyển động với tốc độ A 2,75.108 m/s B 2, 23.108 m/s C 1,67.108 m/s D 2, 41.108 m/s Trang 11 C NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Lực hạt nhân Các nuclon liên kết với lực hút gọi lực hạt nhân có bán kính tác dụng vào cỡ 1015 m Độ hụt khối Gọi m0 tổng khối lượng hạt nuclon tạo thành hạt nhân, m khối lượng hạt nhân đó, m  m0  m  m   Zm p   A  Z  m n   m Lực hạt nhân liên kết nuclon để tạo thành hạt nhân heli gọi độ hụt khối hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân - Các nuclon liên kết lại với để tạo thành hạt nhân cần lượng liên kết là: WLK  mc2 - Năng lượng liên kết hạt nhân lượng Khối lượng hạt nhân nhỏ cần thiết để tách hạt nhân thành nuclon riêng tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân lẻ Năng lượng liên kết riêng độ bền vững hạt nhân - Nếu lượng liên kết tính riêng cho nuclon, ta có lượng liên kết riêng:  WLK A  MeV     nuclon  - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn Biểu đồ thực nghiệm lượng liên kết riêng theo bền vững số khối Chú ý: - Thực tế cho thấy hạt nhân có số khối khoảng từ 40 → 80 hạt nhân bền vững (có lượng liên kết riêng cỡ 8,8 MeV/ nuclon) - Một mẫu hạt nhân có khối lượng m tổng số hạt nhân số hạt nhân là: N  m NA A Trong đó: m: khối lượng hạt nhân A: số khối NA  6, 02.1023 hạt/mol: số Avogadro Trang 12 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Hạt nhân gồm proton notron Proton có điện tích q  e  1, 6.1019 C Cấu tạo hạt nhân lượng liên kết Độ hụt khối m  m0  m   m   Zm p   A  Z  m n   m Năng lượng liên kết Notron khơng mang điện tích WLK   m c2 A: Số khối A Z X Z: Điện tích hạt nhân N  A  Z : Số notron Kích thước hạt nhân R  1, 25.1015 A  m  Đơn vị khối lượng nguyên tử 1 u  m 12 C 12 u  1,66055.1027 kg Khối lượng tương đối tính m0 m v2 1 c Năng lượng tương đối tính m0 E0 E  mc  c2  v v2 1 1 c c Động K  E  E0   m  m0  c2 Năng lượng liên kết riêng W  MeV    LK   A  nuclon  Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Những hạt nhân có số khối từ 50 đến 80 hạt bền II CÁC DẠNG BÀI TẬP Bài toán 1: Xác định Độ hụt khối – Năng lượng liên kết Phương pháp giải Ví dụ: Cho mp  1,0073u; mn  1,0087 u ; mD  2,0136u ; u  931,5MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân doteri 21 D A 2,431 MeV B 1,122 MeV C 1,243 MeV D 2,236 MeV Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định độ hụt khối hạt nhân: Bước 1: Độ hụt khối 21 D là: m  m0  m   Zm p   A  Z  m n   m  u  m  Zm p   A  Z  m n  m D  1.1,0073u  1.1,0087 u  2,0136u  0,0024u Bước 2: Xác định lượng liên kết hạt nhân: Bước 2: Năng lượng liên kết 21 D là: Trang 13 Wlk  mc  MeV  Wlk  mc2  0,0024 u.c2  0,0024.931,5  2, 236MeV Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho khối lượng hạt nhân 107 47 Ag 106,8783 u; notron 1,0087 u; proton 1,0073 u Độ hụt khối hạt nhân A 0,9868 u B 0,6986 u C 0,6868 u 107 47 Ag D 0,9686 u Hướng dẫn giải Độ hụt khối 107 47 Ag là: m  Zmp   A  Z  m n  m Ag  47.1, 0073u  107  47  1, 0087 u  106,8783u  0,9868 u Chọn A Ví dụ 2: Biết khối lượng proton; notron; hạt nhân 16 O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u u  931,5MeV/c2 Năng lượng liên 16 kết hạt nhân A 14,25 MeV O xấp xỉ B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV Hướng dẫn giải Độ hụt khối 16 u  931,5 MeV/c2 O là:  uc2  931,5 MeV m  Zmp   A  Z  m n  m O  8.1, 0073u  16   1, 0087 u  15,9904 u  0,1376 u Năng lượng liên kết 16 O là: Wlk  mc2  0,0024 u.c2  0,1376.931,5  128,17 MeV Chọn C Bài toán 2: Xác định Năng lượng liên kết riêng – Độ bền vững hạt nhân Phương pháp giải Ví dụ: Hạt nhân 10 Be có khối lượng 10,0135 u Khối lượng notron mn  1,0087 u , khối lượng proton mp  1, 0073u ; u  931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 10 Be là: Trang 14 A 0,632 MeV/nuclon B 63,215 MeV/nuclon C 6,325 MeV/nuclon D 632,153 MeV/nuclon Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định lượng liên kết hạt Bước 1: Năng lượng liên kết nhân: Wlk  mc2   Z.m p   A  Z  m n  m  c (MeV) 10 Be là: Wlk  m.c2   Z.m p   A  Z  m n  m Be  c   4.1, 0073u  10   1, 0087 u  10, 0135 u  c  0,0679u.c2  0,0679.931,5  63, 249 MeV Bước 2: Xác định lượng liên kết riêng hạt Bước 2: Năng lượng liên kết riêng nhân:   Wlk (MeV/nuclon) A  10 Be là: Wlk 63, 249   6,325 MeV/nuclon A 10 Chọn C Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khối lượng hạt nhân 10 X 10,0113 u; khối lượng proton mp  1, 0073u , notron mn  1,0087 u Cho u  931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 6,43 MeV/nuclon B 64,3 MeV/nuclon C 0,643 MeV/nuclon D 6,40 MeV/nuclon Hướng dẫn giải Năng lượng liên kết 10 X là: Wlk  m.c2   Z.m p   A  Z  m n  m X  c2  5.1, 0073u  10   1, 0087 u  10, 0113u  c  0,0687 u.c2  0,0687.931,5  63,99 MeV Năng lượng liên kết riêng  10 X là: Wlk 63,99   6, 40 MeV/nuclon A 10 Chọn D Ví dụ 2: Các hạt nhân doteri 21 H , triti 31 H , heli 42 He có lượng liên Hạt nhân có lượng liên kết 2,22 MeV; 8,49 MeV 28,16 MeV Các hạt nhân kết riêng lớn bền vững xếp theo thứ tự giảm dần độ bền vững hạt nhân Trang 15 A 21 H; 42 He; 31 H B 21 H; 31 H; 24 He Chú ý: Thực tế cho thấy C 42 He; 31 H; 21 H D 31 H; 42 He; 21 H hạt nhân có số khối Hướng dẫn giải 2H hạt nhân bền vững (có 2, 22   1,11 MeV/nuclon 3H  8, 49  2,83 MeV/nuclon  He  28,16  7, 04 MeV/nuclon khoảng từ 50 → 80 lượng liên kết riêng cỡ 8,8 MeV/nuclon)   He   H   H 1 Thứ tự giảm dần độ bền vững hạt nhân 42 He; 31 H; 21 H Chọn C III BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài tập Câu 1: Cơng thức tính độ hụt khối hạt nhân (đặt N  A  Z ) A m  N.mn  Z.mp B m  m  N.mp  Z.mp C m   N.m n  Z.m p   m D m  mn  mp Câu 2: Đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững hạt nhân? A Năng lượng liên kết B Năng lượng liên kết riêng C Số hạt proton D Số hạt nuclon Câu 3: Độ hụt khối hạt nhân doteri ( 21 D ) 0,0024 u Biết mn  1,0087 u; mp  1,0073u Khối lượng hạt doteri A 2,1360 u B 2,0136 u C 2,1236 u D 3,1036 u Câu 4: Hạt nhân có độ hụt khối lớn có A lượng liên kết nhỏ B lượng liên kết lớn C lượng liên kết riêng lớn D lượng liên kết riêng nhỏ Câu 5: Cho khối lượng proton, notron hạt nhân 42 He 1,0073 u; 1,0087 u; 4,0015 u Biết u  931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 42 He A 18,3 eV B 30,21 MeV C 14,21 MeV D 28,41 MeV Câu 6: Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết A tính cho nuclon B tính riêng cho hạt nhân C cặp proton – proton D cặp proton – proton Câu 7: Cho khối lượng hạt nhân lượng liên kết riêng hạt nhân 37 17 37 17 Cl ; notron; proton 36,9566 u; 1,0087 u; 1,0073 u Năng Cl Trang 16 A 8,2532 MeV/nuclon B 9,2782 MeV/nuclon C 8,5975 MeV/nuclon D 7,3680 MeV/nuclon Câu 8: Hạt nhân bền vững có A số nuclon nhỏ B số nuclon lớn C lượng liên kết lớn D lượng liên kết riêng lớn Câu 9: Trong hạt nhân: 42 He, 73 Li, A 238 92 B U 56 26 56 26 Fe 238 92 U , hạt nhân bền vững C 73 Li Fe Câu 10: Biết lượng liên kết riêng hạt nhân Molipden D 42 He 98 42 Mo 8,45 MeV/nuclon Khối lượng hạt proton mp  1, 0073u , khối lượng hạt notron mn  1,0087 u u  931,5 MeV/c2 Khối lượng hạt nhân A 97,9048 u B 81,8760 u 98 42 Mo C 87,5664 u D 98,5030 u Câu 11: Các hạt nhân bền vững có lượng liên kết riêng vào cỡ 8,8 MeV/nuclon, hạt nhân có số khối phạm vi A 50 < A < 80 B 50 < A < 95 C 60 < A < 95 D 80 < A < 160 Câu 12: Giả sử hai hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclon hạt nhân X lớn số nuclon hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C lượng liên kết riêng hai hạt nhân D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Câu 13: Cho ba hạt nhân X, Y Z có số nuclon tương ứng AX , AY , AZ với AX  2AY  0,5AZ Biết lượng liên kết hạt nhân tương ứng Wlk X , Wlk Y , Wlk Z với Wlk Z  Wlk X  Wlk Y Sắp xếp hạt nhân theo thứ tự tính bền vững giảm dần A Y, X, Z B Y, Z, X C X, Y, Z D Z, X, Y Bài tập nâng cao Câu 14: Cho m C  12, 00000 u; m p  1, 00728 u; m n  1, 00867 u; u  1, 66055.1027 kg ; eV  1,6.1019 J; c  3.108 m/s Biết u  931,5 MeV/c2 Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân 12 C thành nuclon riêng biệt A 7,43 MeV B 89,14 MeV C 44,47 MeV D 8,94 MeV Câu 15: Biết lượng liên kết hạt nhân heli 42 He 28,3 MeV, số Avogadro N A  6, 02.1023 mol1 ; eV  1,6.1019 J Năng lượng tỏa tạo thành mol heli từ nuclon A 1,704.1025 J B 2,726.1012 J C 2,726.1012 MeV D 1,704.1025 MeV Trang 17 ... 6,02 .10 23 mol? ?1 Số hạt nhân nguyên tử số proton có 1, 2g 23 11 Na A 3 ,14 .10 22 hạt nhân 3,77 .10 23 proton B 3 ,14 .10 22 hạt nhân 3, 45 .10 23 proton C 3,77 .10 23 hạt nhân 3 ,14 .10 22 proton D 3, 45 .10 23 hạt. ..   m Lực hạt nhân liên kết nuclon để tạo thành hạt nhân heli gọi độ hụt khối hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân - Các nuclon liên kết lại với để tạo thành hạt nhân cần lượng liên kết là: WLK... - Năng lượng liên kết hạt nhân lượng Khối lượng hạt nhân nhỏ cần thiết để tách hạt nhân thành nuclon riêng tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân lẻ Năng lượng liên kết riêng độ bền vững hạt