Tổng hợp các chuyên đề VẬT LÍ ôn thi THPT 12 được biên soạn tương đối đầy đủ về lí thuyết, các câu hỏi, bài tập được giải chi tiết, đồng thời có các bài tập tự luyện ở phía dưới có hướng dẫn giải và đáp án của các phần bài tập tự luyện. Tài liệu này giúp giáo viên tham khảo để dạy học và nâng cao chuyên môn, học sinh tham khảo rất bổ ích nhằm nâng cao kiến thức về vật lí lớp 11, 12 và để ôn thi THPQG.
CÁC CHỦ ĐỀ VẬT LÍ ƠN THI THPTQG lí thuyết – tập – lời giải CHỦ ĐỀ 15: ĐẠI CƯƠNG DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I TĨM TẮT LÝ THUYẾT • VIẾT BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP Biểu thức hiệu điện xoay chiều: u(t) = U cos(ωt + φu ) Trong đó: u(t) : hiệu điện tức thời (V) U : hiệu điện cực đại (V) φ u : pha ban đầu hiệu điện Biểu thức cường độ dòng điện: i(t) = I cos(ωt + φi ) Trong đó: i(t) : cường độ dịng điện tức thời (A) I0 : cường độ dòng điện cực đại (A) φi : pha ban đầu cường độ dòng điện Các giá trị hiệu dụng: U= U0 (V); I = I0 (A) Các loại đoạn mạch *Đoạn mạch có R: u R pha với i; I = UR R *Đoạn mạch có L: u L sớm pha i góc U π ; I = L ; với Zω.L L = ( ) Ω cảm kháng ZL *Đoạn mạch có C: u C chậm pha i góc U π ; I = C ; với ZC = (Ω) dung kháng ZC ω.C Bảng ghép linh kiện: Ghép nối tiếp Ghép song song R = R1 + R + + R n 1 1 = + + + R R1 R Rn ZL = ZL1 + ZL2 + + ZLn L = L1 + L + + L n ZC = ZC1 + ZC2 + + ZCn 1 1 = + + + C C1 C Cn 1 1 = + + + ZL ZL1 ZL2 ZLn 1 1 = + + + L L1 L Ln 1 1 = + + + ZC ZC1 ZC2 ZCn Trang C = C1 + C2 + + C n • DẠNG TỐN LIÊN QUAN ĐẾN ĐƯỜNG TRỊN LƯỢNG GIÁC Tính thời gian đèn huỳnh quang sáng tắt: Khi đặt điện áp: u = U cos(ωt+φu ) vào hai đầu bong đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1 *Trong chu kì: - Thời gian đèn sáng: t n = U arccos L ω U0 *Trong khoảng thời gian t = nT : - Thời gian đèn sáng: t s = n.∆t s - Thời gian đèn tắt: t t = n.∆t t = t − t s Sử dụng góc quét Δφ = ω.Δt để giải dạng tốn tìm điện áp cường độ dòng điện thời điểm: t = t +Δt Số lần đổi chiều dòng điện - Dòng điện i = I cos(2πft + φi ) : Trong chu kì đổi chiều lần, giây đổi chiều 2f lần - Nhưng φi = ± • π giây đổi chiều 2f − lần, giây sau đổi chiều 2f lần CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Một dịng điện xoay chiều có phương trình dịng điện sau: i = 5cos(100πt + π ) A Hãy xác định giá trị hiệu dụng dòng điện mạch? A 5A B 2A C 2,5A D 2,5 2A Giải Ta có: I = I0 = = 2,5 2A => Chọn đáp án C Ví dụ 2: Tại thời điểm t = 1,5s cường độ dịng điện mạch có giá trị i = 5A Giá trị là: A Giá trị cực đại B Giá trị tức thời C Giá trị hiệu dụng D Giá trị trung bình Giải Cường độ dịng điện dịng điện t = 1,5s giá trị tức thời => Chọn đáp án B Ví dụ 3: Biết i = I0 cos(100πt + π ) A Tìm thời điểm cường độ dịng điện có giá trị 0? Trang k + s (k = 0,1,2.) 300 100 k + s (k = 0,1,2.) C t = 400 100 A t = k + s (k = 1,2.) 300 100 k + s (k = 0,1,2.) D t = 600 100 B t = Giải Khi: i = ⇒ 100πt + ⇒t= π π π = + kπ ⇒ 100πt = + kπ k + s với (k = 0,1,2.) 300 100 => Chọn đáp án A Ví dụ 4: Dịng điện có biểu thức: i = 2cos100πt (A), giây dòng điện đổi chiều lần? A 100 lần B 50 lần C 110 lần D 90 lần Giải Trong chu kì dịng điện đổi chiều lần ⇒ Trong 1s dòng điện thực 50 chu kì ⇒ Số lần dịng điện đổi chiều 100 lần => Chọn đáp án A Ví dụ 5: Dịng điện có biểu thức i = 2cos100πt (A), giây dòng điện đổi chiều lần? A 100 lần B 50 lần C 110 lần D 99 lần Giải - Chu kì dịng điện đổi chiều lần - Tính từ chu kì sau dòng điện đổi chiều lần chu kì ⇒ Số lần đổi chiều dịng điện giây là: n = 2.f − = 2.50 − = 99 lần => Chọn đáp án D Ví dụ 6: Một mạch điện xoay chiều có phương trình dịng điện mạch là: i = 5cos(100πt − π ) Xác định điện lượng chuyển qua mạch 1/6 chu kì đầu tiên? Giải T T T Ta có : q = i.dt = 5cos(100πt − π )dt = sin (100πt − π ) ∫0 ∫0 100π = 1 = C 100π 40π Ví dụ 7: Mạch điện có giá trị hiệu dụng U = 220V , tần số dòng điện 50Hz, đèn sáng u ≥ 110 2V Hãy tính thời gian đèn sáng chu kì? A 1/75s C 1/150s B 1/50s D 1/100s Giải Trang Ta có: cosα = ts = u 110 1π 4π = = ⇒ α = ⇒ φs = 4.α = U 220 2 3 φs φ 4π = s = = s ω 2πf 3.2.π.f 75 => Chọn đáp án A Ví dụ 8: Mạch điện X có tụ điện C, biết C = u = 100 2cos(100πt + A i = 2cos(100πt + C i = cos(100πt + 10−4 F , mắc mạch điện vào mạng điện có phương trình π π ) V Xác định phương trình dịng điện mạch? 2π ) A B i = 2cos(100πt + 2π ) A D i = cos(100πt + π ) A π ) A Giải Phương trình dịng điện có dạng: i = I0 cos(100πt + π π + ) A U I0 = ZC U = 100 2V ⇒ I = 2A Trong đó: ZC = = = 100Ω Cω ⇒ Phương trình dịng điện mạch có dạng: i = 2cos(100πt + 2π ) A => Chọn đáp án A Ví dụ 9: Mạch điện X có phần tử có phương trình dịng điện hiệu điện sau: i = 2cos(100πt + π π ) A u = 200 2cos(100πt + ) V Hãy xác định phần tử độ lớn bao 6 nhiêu? A ZL = 100Ω B ZC = 100Ω C R = 100Ω D R = 100 2Ω Giải Vì u I pha nên R, R = U0 = 100Ω I0 => Chọn đáp án C Ví dụ 10: Một đoạn mạch có cuộn cảm có hệ số tự cảm L = trình dịng điện: i = 2cos(100πt + A u L = 200cos(100πt + 2π ) V H mắc vào mạng điện có phương π π ) (A) Hãy viết phương trình hiệu điện hai đầu mạch điện? B u L = 200cos(100πt + π ) V Trang C u L = 200 2cos(100πt + 2π ) V D u L = 200 2cos(100πt + π ) V Giải u L có dạng: u L = U 0L cos(100πt + π π + ) V ZL = Lω = 100Ω I0 = 2A Trong đó: U = I Z = 2.100 = 200V L 0L ⇒ u L = 200cos(100πt + 2π ) V => Chọn đáp án A Ví dụ 11: Cho cuộn dây có điện trở 40 Ω có độ tự cảm điện áp xoay chiều có biểu thức: u = U cos(100πt − 0, (H) Đặt vào hai đầu cuộn dây π π ) (V) Khi t = 0,1(s) dòng điện có giá trị 2, 75 2(A) Giá trị U là: A 220(V) B 110 2(V) C 220 2(V) D 440 2(V) Giải R = 40 Ω; Zω.L 100π = L = 0, 40= π ΩZ⇒ R = Z2 + 2L40= Ω Phương trình i có dạng: i = I cos(100πt − π) A Tại t = 0,1s ⇒ i = I0 cos0 = 2, 75 A ⇒ I0 = −2, 75 2A ⇒ U = 110 2V => Chọn đáp án B Ví dụ 12: Một điện trở R = 100 Ω dùng dịng điện có tần số 50Hz Nếu dùng dịng điện có tần số 100Hz điện trở A giảm lần B tăng lần C không đổi D giảm 1/2 lần Giải Ta có: R = ρ.l S ⇒ Giá trị R không phụ thuộc vào tần số mạch => Chọn đáp án C II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Đặt vào hai đầu tụ điện điện áp xoay chiều có biểu thức:u = U cos(Ωt + φ) V.Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch cho công thức đây? Trang U0 2ωC A I = U0 ωC B I = C I = UωC D I = UωC Bài 2: Một khung dây phẳng quay quanh trục vng góc với đường sức từ cảm ứng từ trường B Suất điện động khung dây có tần số phụ thuộc vào A tốc độ góc khung dây B diện tích khung dây C số vịng dây N khung dây D độ lớn cảm ứng từ B từ trường Bài 3: Một mạch điện xoay chiều có cuộn cảm, mối quan hệ pha u i mạch A u i pha với B u sớm pha i góc π C u i ngược pha D i sớm pha u góc π Bài 4: Đối với suất điện động xoay chiều hình sin, đại lượng sau ln thay đổi theo thời gian? A pha ban đầu B giá trị tức thời C tần số góc D biên độ Bài 5: Dịng điện xoay chiều hình sin A dịng điện có cường độ biến thiên điều hịa theo thời gian B dịng điện có cường độ biến thiên tỉ lệ thuận với thời gian C dòng điện có cường độ biến thiên tuần hồn theo thời gian D dịng điện có cường độ chiều thay đổi theo thời gian Bài 6: Trong đại lượng đắc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng không dùng giá trị hiệu dụng? A cường độ dịng điện B suất điện động C cơng suất D điện áp Bài 7: Trong đại lượng đạc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng có dùng giá trị hiệu dụng? A tần số B cơng suất C chu kì D điện áp Bài 8: Với mạch điện xoay chiều chứa tụ điện dịng điện mạch A sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π B sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π C trễ pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π D trễ pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π Bài 9: Các giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều A đo ampe kế nhiệt B giá trị trung bình chia cho C xây dựng dựa tác dụng nhiệt dòng điện D giá trị cực đại chia cho Bài 10: Trong đáp án sau, đáp án đúng? A Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều nửa giá trị cực đại B Dịng điện có cường độ biến đổi tuần hồn theo thời gian dịng điện xoay chiều C Khơng thể dùng dịng điện xoay chiều để mạ điện Trang D Dòng điện điện áp hai đầu đoạn mạch xoay chiều lệch pha Bài 11: Trong mạch điện xoay chiều có cuộn dây cảm có độ tự cảm L, điện áp hai đầu cuộn dây có biểu thức u = U cos Ωt (V) cường độ điện chạy qua đoạn mạch có biểu thức i = I cos(Ω.t + φi )A Hỏi I φi xác định hệ thức đây? U0 ;φ i = π 2ωL A I = C I = Uω L;φ i =0 B I = D I = U0 ;φ i = − π ωL U0 ;φ i = − π 2ωL Bài 12: Công thức cảm kháng cuộn cảm L tần số f A ZπfL L = B ZL = 1πfL C ZL = 2πfL D ZL = 2πfL Bài 13:Đặt vào hai đầu đoạn mạch có điện trờ R điện áp xoay chiều có biểu thức u = U cos Ωt (V) cường độ dịng điện chạy qua điện trờ có biểu thức i = I cos(Ωt + φi )A Hỏi I φi xác định hệ thức tương ứng là: A I = U0 ;φ i = π R B I = U0 ;φ i = − π 2R C I = U0 ;φ i = 2R D I = U0 ;φ i = 2R Bài 14: Cảm kháng cuộn cảm A tỉ lệ thuận với tần số dịng điện B tỉ lệ thuận với hiệu điện xoay chiều áp vào C có giá trị dòng xoay chiều dịng điện khơng đổi D tỉ lệ nghịch với tần số dịng điện xoay chiều qua Bài 15: Chọn phát biểu nói so sánh pha đại lượng dòng điện xoay chiều? A u R i pha với B u L nhanh pha u C góc π C u R nhanh pha u C góc π D u R nhanh pha u L góc π Bài 16: Mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Tần số dòng điện mạch f,cơng thức để tính dung kháng tụ điện là: A ZC = 1πfC B ZC = 2πfC C ZC = 2πfC D ZπfC C = B TĂNG TỚC: THƠNG HIỂU Bài 1: Dịng điện xoay chiều có tính chất sau đây? A Chiều cường độ thay đổi đặn theo thời gian B Cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian C Chiều dịng điện thay đổi tuần hồn theo thời gian D Chiều dịng điện thay đổi tuần hồn cường độ dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian Bài 2: Trong câu sau đây, câu sai? Trang A Khi khung dây quay quanh trục vng góc với đường sức từ trường khung dây xuất suất điện động xoay chiều hình sin B Điện áp xoay chiều điện áp biến đổi điều hòa theo thời gian C Dịng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi dòng điện xoay chiều D Trên đoạn mạch, dòng điện điện áp xoay chiều biến thiên với pha ban đầu π Bài 3: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức: i = 5cos(100πt + ) (A) Trong đơn vị thời gian dịng điện đổi chiều A 50 lần B 100 lần C 25 lần D 99 lần Bài 4: Hai tụ điện có điện dung C1 C mắc nối tiếp mạch điện xoay chiều có dung kháng là: A ZC = 1 1 + với = C C1 C Cω C ZC = Cω với 1 = + C C1 C B ZC = với C = C1 + C2 Cω D ZC = Cω với C = C1 + C2 Bài 5: Trong tượng chắn tỏa nhiệt hiệu ứng Jun Lenxơ? A Dao động điện từ riêng mạch LC lí tưởng B Dao động điện từ cưỡng C Dao động điện từ cộng hưởng D Dao động điện từ trì Bài 6: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu điện trở R cường độ dịng điện qua R i1 = I01cosωt (A) Nếu đặt điện áp nói vào hai đầu điện trở R biểu thức cường độ dịng điện qua R là: A i = R1 I01cosωt (A) R2 B i = R1 π I01cosωt + ÷(A) R2 2 C i = R2 I01cosωt (A) R1 D i = R2 π I01cosωt + ÷(A) R1 2 Bài 7: Phát biểu sau với cuộn cảm? A Cuộn cảm có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều, khơng có tác dụng cản trở dòng điện chiều (kể dòng điện chiều có cường độ thay đổi hay dịng điện khơng đổi) B Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm tỉ lệ với tần số dòng điện C Cảm kháng cảm tỉ lệ nghịch với chu kì dòng điện xoay chiều D Cảm kháng cuộn cảm khơng phụ thuộc tần số dịng điện xoay chiều Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều u = U cosωt (V) vào hai đầu đoạn mạch có cuộn dây cảm, độ tự cảm L Gọi i, I0 cường độ tức thời cường độ cực đại Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch tính: = A uωLi C u = I0 I 20 − i U0 B u = I 20 − i ωL D uωLi = I i− 2 Trang Bài 9: Mạch điện xoay chiều có cuộn dây cảm Hiệu điện hai đầu đoạn mạch : u = U cos(ωt + φ) Cường độ dòng điện tức thời có biểu thức i = I0 cos(ωt + α) Các đại lượng I0 α nhận giá trị sau đây: π π A I0 = U Lω, α = + φ B I0 = U / Lω, α = 2 π π C I0 = U / Lω, α = − + φ D I0 = U Lω, α = − + φ 2 C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Một khung dây dẫn quay quanh trục từ trường với tốc độ góc 150 rad/s Trục quay vng góc với đường cảm ứng từ Từ thông cực đại gửi qua khung 0,5 WB Suất điện động hiệu dụng khung có giá trị là: A 37,5 V B 75 2V C 75V D 37,5 2V Bài 2: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 1000 vịng, diện tích vịng 900 cm , quay quanh trục đối xứng khung với tốc độ 500 vòng/phút từ trường có cảm ứng từ B = 0, 2T Trục quanh vng góc với đường cảm ứng từ Giá trị hiệu dụng suất điện động cảm ứng khung là: A 666,4 V B 1241 V C 1332 V D 942 V Bài 3: Một khung dây phẳng dẹt, hình chữ nhật gồm 200 vịng dây quay từ trường có cảm ứng từ 0,2 T với tốc độ góc 40 rad/s khơng đổi, diện tích khung dây 400 cm , trục quay khung vng góc đường sức từ Suất điện động khung có giá trị hiệu dụng là: A 201 2V B 402V C 32 2V D 64V Bài 4: Cho dịng điện xoay chiều có biểu thức i = cos100πt (A) chạy qua điện trở R = 50Ω Trong phút, nhiệt lượng tỏa điện trở R bao nhiêu? A 12000 J B 6000 J C 300000 J D 100 J Bài 5: Một dòng điện xoay chiều qua điện trở R = 50Ω nhúng nhiệt lượng kế chứa lít nước Sau phút, nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng 10°C , nhiệt dung riêng nước C = 4200 J/kg độ Xác định giá trị cường độ dòng điện cực đại? A 2A B 2A C 1A D 2A Bài 6: Đặt vào hai đầu điện trở điện áp khơng đổi có giá trị U cơng suất tiêu thụ điện trở P Nếu đặt vào hai đầu điện trở điện áp xoay chiều có giá trị cực đại U cơng suất tiêu thụ điện trở R là: A P B C P/2 D 2P 2P Bài 7: Một ấm điện có ghi 220V-1000W sử dụng mạng điện xoay chiều 110V Tính lượng điện tiêu thị sử dụng ấm? A kWh B 2,5 kWh C 1,25 kWh D 10 kWh Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều có biểu thức u = 120 cos120πt (V) lên hai đầu điện trở R = 10Ω Sử dụng ampe kế nhiệt đế đo cường độ dòng điện qua điện trở Tính số ampe kế? A 12A B 12 2A C 2A D 6A Bài 9: Khi cho dòng điện xoay chiều biên độ Io chạy qua điện trở R quãng thời gian t (rất lớn so với chu kì dịng điện xoay chiều) nhiệt lượng tỏa điện trở tương đương với trường Trang hợp cho dòng điện khơng đổi chạy qua điện trở R nói quãng thời gian t/2 có cường độ bằng: A 2Io B Io C Io D Io Bài 10: Mạch điện gồm đèn mắc song song, đèn thứ ghi 220V-100W; đèn thứ hai ghi 220V-150W Các đèn sáng bình thường Điện tiêu thụ mạch ngày là: A 6000 J B 1,9.106 J C 1200 kWh D kWh Bài 11: Đặt vào cuộn cảm L = 0,5π H điện áp xoay chiều có biểu thứ: u = 120 cos1000πt (V) Cường độ dịng điện qua mạch có dạng: A i = 24 cos(1000πt − π / 2)mA B i = 0, 24 cos(1000πt − π / 2)mA C i = 0, 24 cos(1000πt + π / 2)A D i = 0, 24 cos(1000πt − π / 2)A Bài 12: Đặt điện áp xoay chiều: u = U o cos(100πt + π / 3) V vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L = 2π H Ở thời điểm điện áp hai đầu cuộn cảm 100 2V cường độ dịng điện qua cuộn cảm 2A Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm là: A i = 2 cos(100πt − π / 6)A B i = cos(100πt + π / 6)A C i = 2 cos(100πt + π / 6)A D i = cos(100πt − π / 6)A Bài 13: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 1π H, biểu thức cường độ dòng điện mạch: i = cos(100πt + π / 3)A Suất điện động tự cảm thời điểm 0,5112 s là: A 150, 75V B −150 / 75V C 197,85V D −197,85V Bài 14: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi tần số 50 Hz vào hai tụ điện cường độ dịng điện hiệu dụng qua tụ 2A Để cường độ dịng điện hiệu dụng qua tụ 1A tần số dòng điện A 50 Hz B 25 Hz C 200 Hz D 100 Hz Bài 15: Đặt điện áp u = U cos(100πt − π / 3) (V) vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm 2π (H) Ở thời điểm điện áp hai đầu tụ điện 150V cường độ dịng điện mạch 4A Giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng mạch A 4A B 3A C 2,5 2A D 5A Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều chứa tụ điện Điện áp hai đầu đoạn mạch có dạng u = U o cos 2πft V Tại thời điểm t1 giá trị tức thời cường độ dòng điện qua tụ điện áp hai đầu đoạn mạch (2 2A, 60 6V) Tại thời điểm t giá trị cường độ dòng điện qua tụ cà điện áp hai đầu đoạn mạch (2 6A, 60 2V) Dung kháng tụ điện bằng: A 30Ω B 20 3Ω C 20 2Ω D 40Ω Bài 17: Đặt hai đầu tụ điện điện áp xoay chiều có biểu thứ u = U o cosωt Điện áp cường độ dòng điện qua tụ điện thời điểm t1 , t tương ứng là: u1 = 60V; i1 = 3A; u = 60 2V; i = 2A Biên độ điện áp hai tụ cường độ dòng điện qua tụ là: A U o = 120 2V, Io = 3A B U o = 120 2V, I o = 2A C U o = 120V, Io = 3A D U o = 120V, Io = 2A Trang 10 Bài 17: Chọn đáp án B Bài 18: Chọn đáp án B Bài 19: Chọn đáp án C Bài 20: Chọn đáp án A Bài 21: Chọn đáp án B Bài 22: Chọn đáp án D Bài 23: Chọn đáp án D Bài 24: Chọn đáp án C Bài 25: Chọn đáp án D Bài 26: Chọn đáp án B Bài 27: Chọn đáp án D Bài 28: Chọn đáp án C Bài 29: Chọn đáp án C Bài 30: Chọn đáp án C Bài 31: Chọn đáp án C Bài 32: Chọn đáp án B Bài 33: Chọn đáp án B Bài 34: Chọn đáp án B Bài 35: Chọn đáp án C Bài 36: Chọn đáp án D CHỦ ĐỀ 30 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1) Hệ thức động lượng động vật: p = 2m.K hay K = p2 2.m 2) Xét phản ứng: A1 Z1 X1 + AZ22 X = AZ33 X + AZ44 X Giả thiết hạt A2 Z2 X đứng yên Ta có: a) Năng lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân: ∆E = m1 + m − m + m c = ∆m3 + ∆m − ∆m1 + ∆m c = ∆E + ∆E3 − ∆E1 + ∆E = A3ε3 + A ε − A1ε + A ε2 = ( K + K ) − ( K1 + K ) + Nếu ∆E > : phản ứng tỏa lượng + Nếu ∆E < : phản ứng thu lượng b) Bài toán vận dụng định luật bảo tồn: * Tổng qt: dùng để tính góc phương chuyển động hạt * ∆E = ( K + K ) − K1 * P42 = P12 + P32 − 2P1P3 cos α1 * P12 = P32 + P42 − 2P3 P4 cos α Trang 227 * TH1: Hai hạt bay theo phương vng góc * ∆E = ( K + K ) − K1 * P12 = P32 + P42 ⇔ m1K1 = m3K + m K * TH2: Hai hạt sinh có véctơ vận tốc * ∆E = ( K + K ) − K1 * K m3 = K4 m4 * m1v1 = m v3 + m v * TH3: Hai hạt sinh giống nhau, có động * ∆E = 2K − K1 = 2K − K1 * P1 = 2P3 cos α α = 2P4 cos 2 * TH4: Phóng xạ (hạt mẹ đứng yên, vỡ thành hạt con) * ∆E = K + K * K v3 m = = K v m3 Chú ý: Khi tính vận tốc hạt thì: −13 - Động hạt phải đổi đơn vị J (Jun) ( 1MeV = 1, 6.10 J ) −27 - Khối lượng hạt phải đổi kg ( 1u = 1, 66055.10 kg ) 3) Năng lượng phân hạch - nhiệt hạch * So sánh phân hạch nhiệt hạch Phân hạch Nhiệt hạch Định nghĩa Là phản ứng hạt nhân nặng Là phản ứng hay nhiều hạt nhân nhẹ vỡ thành hai hạt nhân nhẹ (số khối tổng hợp lại thành hạt nhân nặng trung bình) vài nơtron vài nơtron Đặc điểm Là phản ứng tỏa lượng Là phản ứng tỏa lượng Điều kiện k ≥1 - Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ + k = 1: kiểm soát - Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn + k > 1: khơng kiểm sốt được, gây bùng nổ (bom hạt nhân) - Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Ưu Gây nhiễm mơi trường (phóng xạ) nhược Không gây ô nhiễm môi trường Trang 228 Một số dạng tập: - Cho khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: M M Tìm lượng toả xảy phản ứng: ∆E = ( M − M ) c MeV - Suy lượng toả m gam phân hạch (hay nhiệt hạch): E = Q.N = Q - Hiệu suất nhà máy: H = m N ( MeV ) A Pci ( %) Ptp - Tổng lượng tiêu thụ thời gian t: A = Ptp t - Số phân hạch: ∆N = A Ptp t = ∆E ∆E - Nhiệt lượng toả ra: Q = m.q ; với q suất tỏa nhiệt nhiên liệu - Gọi P cơng suất phát xạ Mặt Trời ngày đêm khối lượng Mặt Trời giảm lượng ∆m = ∆E P.t = c2 c Một số dạng tốn nâng cao: −t * Tính độ phóng xạ H: H = −λ.N = H o e −λt = H.2 T → Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu chất phóng xạ 10 Đơn vị: 1Bq ( Becoren ) = 1phân rã s Hoặc: 1Ci ( curi ) = 3, 7.10 Bq * Thể tích dung dịch chứa chất phóng xạ: Vo = Ho t T H V ; Với V thể tích dung dịch chứa H CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Cho hạt α bắn phá vào hạt nhân nhôm ( 27 13 Al ) đứng yên, sau phản ứng sinh hạt nơtron hạt nhân X Biết m α = 4.0015u , m Al = 26,974u , m X = 29,970u , m n = 1, 0087u , 1uc = 931MeV Phản ứng toả hay thu lượng? A Toả lượng 2,9792MeV C Thu lượng 2,9792MeV B Toả lượng 2,9466MeV D Thu lượng 2,9466MeV Giải 27 30 Phương trình phản ứng: α +13 Al →0 n +15 X Ta có: Q = ( m α + m Al − m n − m X ) c = ( 4, 0015 + 26,974 − 29,97 − 1, 0087 ) 931 = 2,9792MeV ⇒ Phản ứng tỏa 2,9792 Mev ⇒ Chọn đáp án A Ví dụ 2: Phản ứng hạt nhân nhân tạo hai hạt A B tạo hai hạt C D, Biết tổng động hạt trước phản ứng 10MeV, tổng động hạt sau phản ứng 15Mev Xác định lượng tỏa phản ứng? A thu lượng Mev C tỏa lượng MeV B tỏa lượng 15 Mev D thu lượng 10 Mev Trang 229 Giải 2 Theo định luật bảo tồn lượng ta có: ( m1 + m ) c + Wđ1 + Wđ = ( m + m ) c + Wđ3 + Wđ ⇒ ( m1 + m − m3 − m ) c = Wđ3 + Wđ − Wđ1 − Wđ = 15 − 10 ⇒ Phản ứng tỏa Mev ⇒ Chọn đáp án C Ví dụ 3: Độ hụt khối tạo thành hạt nhân D, T, He ∆m D = 0, 0024u ; ∆m T = 0, 0087u , ∆m He = 0, 0305u Phản ứng hạt nhân 12 D +13 T →42 He +10 n tỏa hay thu lượng? A tỏa 18,0614eV B thu 18,0614eV C thu 18,0614MeV D tỏa 18,0614MeV Giải Ta có phương trình phản ứng: D +1 T →2 He + n ⇒ Q = ( ∆m α + ∆m D − ∆m T ) c = ( 0, 0305 − 0, 0087 − 0, 0024 ) 931 = 18, 0614 Mev ⇒ Phản ứng tỏa 18,0614 Mev ⇒ Chọn đáp án D Ví dụ 4: Cho phản ứng hạt nhân: p + Li → 2α + 17,3MeV Khi tạo thành 1g hêli lượng tỏa từ phản ứng A 13, 02.1023 MeV B 26, 04.1023 MeV C 8, 68.1023 MeV D 34, 72.1023 MeV Giải 23 23 Số hạt α tạo thành là: N = 6, 02.10 = 1,505.10 Năng lượng tỏa tạo thành g hêli là: E = N 17,3 = 13, 02.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A 234 U đứng yên phân rã theo phương trình 92 U ⇒ α + AZ X Biết lượng tỏa phản ứng 14,15MeV, động hạt α (lấy xấp xỉ khối lượng hạt nhân theo đơn vị Ví dụ 5: Hạt nhân 234 92 u số khối chúng) A 13,72MeV B 12,91MeV C 13,91MeV D 12,79MeV Giải Phương trình: 234 92 U ⇒ α + AZ X - Bảo tồn lượng ta có: Q tỏ a = WX + Wα = 14,15 ( pt1) - Bảo toàn động lượng ta có: Pα = PX ⇒ m α Wα = m X WX ⇒ 4Wα − 230WX = ( pt2 ) ⇒ từ l ta có: Wα = 13,91MeV ⇒ Chọn đáp án C Trang 230 Ví dụ 6: Hạt α có động 5,3 (MeV) bắn vào hạt nhân 9 Be đứng yên, gây phản ứng: Be + α ⇒ n + X 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 0,5 MeV C 8,3 MeV D 2,5 MeV Giải Theo định luật bảo toản lượng ta có: Q tỏ a = Wn + WX − Wα = 5,7MeV ⇒ WX = 5, + 5,3 − Wn ⇒ WX + Wn = 11 ( pt1) 2 Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: PX = Pα + Pn ⇒ m X WX = m α Wα + m n Wn ⇒ 12WX − Wn = 21, ( pt2 ) Từ l ⇒ W = 2,5MeV ⇒ Chọn đáp án D II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Đơn vị đo khối lượng vật lí hạt nhân A kg B Đơn vị khối lượng nguyên tố (u) C Đơn vị eV c MeV c D Kg, đơn vị eV c MeV c , đơn vị khối lượng nguyên tử Bài 2: Các phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo tồn: A số nuclơn B số nơtron (nơtron) C khối lượng D số prôtôn Bài 3: Chọn phát biểu sai vận dụng định luật bảo toàn vào phóng xạ? A Phóng xạ gamma khối lượng hạt nhân khối lượng hạt nhân mẹ B Phóng xạ beta cộng có biến đổi prơtơn thành nơtron kèm theo pozitron hạt nơtrinô C Phóng xạ beta trừ có biến đổi nơtron thành prôtôn kèm theo pozitron phản hạt nơtrinơ D Trong phản ứng hạt nhân động lượng lượng toàn phần bảo toàn Bài 4: Cho phản ứng hạt nhân A α 19 B β− F + p →16 O + X , hạt nhân X hạt sau đây? C β+ D n Bài 5: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng yên phân rã thành hạt nhân B hạt α có khối lượng m B m α , có vận tốc v B v α , Kết luận hướng trị số vận tốc hạt sau phản ứng là: A Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng B Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng C Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng Trang 231 Bài 6: Lý khiến phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng là: A Do tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng lớn nhỏ tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng B Do có toả thu lượng phản ứng C Do hạt sinh có vận tốc lớn nên bền vững hạt nhân sinh khác hạt nhân mẹ dẫn đến khơng có bảo tồn khối lượng D Do hạt nhân sinh luôn nhẹ hạt nhân mẹ Bài 7: Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng A khối lượng hạt ban đầu nhỏ khối lượng hạt tạo thành B độ hụt khối hạt ban đầu nhỏ độ hụt khối hạt tạo thành C lượng liên kết hạt ban đầu lớn hạt tạo thành D lượng liên kết riêng hạt ban đầu lớn hạt tạo thành Bài 8: Chọn phát biểu nói phản ứng hạt nhân: A Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu B Phản ứng hạt nhân tỏa lượng tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tương tác nhỏ tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành C Phản ứng hạt nhân thu lượng tổng độ hụt khối hạt tham gia phản ứng nhỏ tổng độ hụt khối hạt nhân tạo thành D Phản ứng hạt nhân thu lượng tổng lượng liên kết hạt tham gia phản ứng lớn tổng lượng liên kết hạt nhân tạo thành Bài 9: Khi nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng, điều sau sai? A Các hạt nhân sản phẩm bền hạt nhân tương tác B Tổng độ hụt hạt tương tác nhỏ tổng độ hụt khối hạt sản phẩm C Tổng khối lượng hạt tương tác nhỏ tổng khối lượng hạt sản phẩm D Tổng lượng liên kết hạt sản phẩm lớn tổng lượng liên kết hạt tương tác Bài 10: Cho phản ứng hạt nhân: A + B → C + D Nhận định sau đúng? A Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B có động lớn B Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân tỏa lượng C Phản ứng hạt nhân tỏa lượng hạt nhân A B khơng có động D Tổng độ hụt khối hai hạt nhân A B nhỏ thua tổng độ hụt khối hai hạt nhân C D phản ứng hạt nhân thu lượng B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Tính số lượng phân tử nitơ có g khí nitơ? Biết khối lượng nguyên tử lượng nitơ 13,999 (u); 1u = 1, 66.10−24 g A 43.1021 B 215.1020 C 43.1020 D 215.1021 Bài 2: Sau số nguyên tử đồng vị phóng xạ ban giảm 3,8% Hằng số phóng xạ côban là: A 39s −1 B 139s −1 Bài 3: Chất phóng xạ Xesi ( 139 35 C 0, 038h −1 D 239s −1 Cs ) có chu kì bán rã phút Hằng số phóng xạ Xesi là: Trang 232 −2 −1 A λ = 1, 65.10 ( s ) −3 −1 B λ = 1, 65.10 ( s ) −4 −1 C λ = 1, 65.10 ( s ) −3 −1 D λ = 1, 65.10 ( s ) Bài 4: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân Li ? Biết khối lượng hạt nhân m = 7, 0160u , khối lượng prôtôn là: m p = 1, 0073u , khối lượng nơtron là: m n = 1, 0087u , lu = 931,5 MeV c A 5,42MeV/nuclôn C 20,6MeV/nuclôn B 37,9MeV/nuclôn D 37,8MeV/nuclôn 37 17 Bài 5: Tính lượng liên kết tạo thành Cl37 , cho biết: Khối lượng nguyên tử Cl = 36,96590u ; khối lượng prôtôn, m p = 1, 00728u ; khối lượng êlectron, m e = 0, 00055u ; khối lượng nơtron, m n = 1, 00867u ; 1u = 1, 66043.10 −27 kg ; c = 2,9979.108 m s ; 1J = 6, 2418.1018 eV A 315,11eV B 316,82eV C 317, 26eV D 318, 2eV 37 30 Bài 6: Cho phản xạ hạt nhân α +13 Al →15 P + n , khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Al = 26,97435u ; m p = 29,97005u , m n = 1, 008670u , 1u = 931MeV c Phản ứng có: A toả lượng 75,3179 MeV C toả lượng 1, 2050864.10 Bài 7: Hạt nhân phóng xạ 234 92 B thu lượng 75,3179 MeV −11 J D thu lượng 2,67 MeV U đứng yên phát hạt α biến đổi thành hạt nhân 230 90 Th Năng lượng phản ứng phân rã là: Cho biết khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Th = 229,973u , m U = 233,990u , 1u = 931,5MeV c A 22,65 MeV B 14,16 keV C 14,16 J D 14,4 MeV C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Một hạt nhân có số khối A ban đầu đứng yên, phát hạt α với vận tốc V lấy khối lượng hạt nhân theo đơn vị khối lượng nguyên tử u số khối chúng Độ lớn vận tốc hạt nhân là: A 4V ( A − ) B 4V ( A + ) C V ( A − ) D V ( A + ) Bài 2: Một prơtơn có động Wp = 1,5MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên sinh hạt X có chất giống khơng kèm theo xạ gamA Tính động hạt X? Cho m Li = 7, 0144u ; m p = 1, 0073u ; m x = 4, 0015u ; uc = 931MeV A 9,5 MeV B 18,9 MeV Bài 3: Một hạt α bắn vào hạt nhân 27 13 C 8,7 MeV D 7,95 MeV Al tạo nơtron hạt X Cho: m α = 4, 0016u ; m n = 1, 00866u ; m Al = 26,9744u ; m X = 29,9701u ; lu = 931,5 MeV c Các hạt nơtron X có động 4MeV 1,8MeV Động hạt α là: A 3,23MeV B 5,8MeV C 7,8MeV D 8,37MeV Bài 4: Phản ứng Li + n → T + He tỏa lượng 4,8 MeV Nếu ban đầu động hạt khơng đáng kể sau phản ứng động hạt T He lần lượt: (Lấy khối lượng hạt sau phản ứng m T = 3u ; m α = 4u ) A K T ≈ 2, 46 MeV, K α ≈ 2,34 MeV B K T ≈ 3,14 MeV, K α ≈ 1, 66 MeV C K T ≈ 2, 20 MeV, K α ≈ 2, 60 MeV D K T ≈ 2, 74 MeV, K α ≈ 2, 06 MeV Trang 233 Bài 5: Bắn hạt α có động MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên thu prơtơn hạt nhân X Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prôtôn Cho: m α = 4, 0015u ; m x = 16,9947u ; m N = 13,9992u ; m P = 1, 0073u ; lu = 931MeV c A 5, 45.106 m s B 22,15.105 m s C 30,85.106 m s D 22,815.106 m s NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Bài 6: Hạt nhân 226 88 Ra ban đầu đứng n phóng hạt α có động 4,80 MeV Coi khối lượng hạt nhân xấp xỉ với số khối Năng lượng tồn phần tỏa phân rã là: A 4,92 MeV B 4,89 MeV C 4,91 MeV D 5,12 MeV Bài 7: Cho phản ứng hạt nhân: p + Li → 2α + 17,3MeV Khi tạo thành lg Hêli lượng tỏa từ phản ứng bao nhiêu? A 13, 02.1023 MeV B 8, 68.1023 MeV C 26, 04.1023 MeV D 34, 72.1023 MeV Bài 8: Một hạt nhân α 28,4 MeV; 234 92 234 92 U phóng xạ α thành đồng vị U 1785,42 MeV; 230 90 37 17 Th Cho lượng liên kết hạt: hạt Th 1771 MeV Một phản ứng tỏa hay thu lượng? A Thu lượng 5,915 MeV C Thu lượng 13,002 MeV Bài 9: Cho phản ứng hạt nhân 230 90 B Toả lượng 13,002 MeV D Toả lượng 13,98 MeV 37 Cl + p →18 Ar + n , khối lượng hạt nhân m ( Ar ) = 36,956889u , m ( Cl ) = 36,956563u , m ( n ) = 1, 008670u , m ( p ) = 1, 007276u , 1u = 931,5 MeV c Năng lượng mà phản ứng tỏa thu vào bao nhiêu? A Toả 1,60132 MeV C Toả 2,562112.10−19 J B Thu vào 1,60218 MeV D Thu vào 2,562112.10−19 J Bài 10: Biết khối lượng m α = 4, 0015u ; m p = 1, 0073u ; m n = 1, 0087u ; 1u = 931,5MeV Năng lượng tối thiểu tỏa tổng hợp 22,4l khí hêli (ở đktc) từ nuclơn là: A 2,5.1026 MeV B 1, 71.1025 MeV C 1, 41.1024 MeV D 1,11.1027 MeV D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO 27 30 Bài 1: Hạt α động K α = 3,1 MeV đập vào hạt nhân nhôm gây phản ứng: α +13 Al →15 P + n , khối lượng hạt nhân m α = 4, 0015u , m Al = 26,97435u , m P = 29,97005u , m n = 1, 008670u , u = 931,5 MeV c Giả sử hai hạt sinh có vận tốc Động hạt n là: A 8,9367 MeV B 9,2367 MeV C 8,8716 MeV D 0,013 MeV Bài 2: Một hạt nhân nguyên tử hiđrô chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân nguyên tử Li đứng yên bị hạt nhân Liti bắt giữ Sau va chạm xuất hai hạt α bay giá trị vận tốc v′ Quỹ đạo hai hạt α đối xứng với hợp với đường nối dài quỹ đạo hạt prơtơn góc ϕ = 80° Tính vận tốc v ngun tử hiđrơ? ( m p = 1, 007u ; m He = 4, 000u ; m Li = 7, 000u ; u = 1, 66055.10−27 kg ) A 2, 4.107 m s B 2.107 m s C 1,56.107 m s D 1,8.107 m s Bài 3: Hạt nhân phóng xạ X đứng yên phát tia α sinh hạt nhân Y Tốc độ khối lượng hạt sinh v α m α ; v γ m γ Biểu thức sau đúng? Trang 234 A v γ v α = mα m γ B v γ v α = ( m α m γ ) D v γ v α = v ( m α m γ ) C v γ v α = m γ m α Bài 4: Hạt prơtơn có động K P = 2MeV ,bắn vào hạt nhân đứng yên, sinh hai hạt nhân X có động Cho biết m P = 1, 0073u ; m Li = 7, 0144u ; m X = 4, 0015u ; 1u = 931, MeV c Động hạt X là: A 5,00124 MeV B 19,41 MeV C 9,709 MeV D 0,00935 MeV Bài 5: Bắn hạt prơtơn có khối lượng m P vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X giống hệt có khối lượng m X bay có độ lớn vận tốc hợp với phương ban đầu prôtôn góc 450 Tỉ số độ lớn vận tốc hạt X hạt prôtôn là: A B m p m x mp mx C m p m x Bài 6: Người ta dùng prôtôn bắn phá hạt nhân Bêri ( D m p ( 2m x ) Be ) đứng yên Hai hạt sinh Hêli X Biết proton có động K = 5, 45MeV Hạt Hêli có vận tốc vng góc với vận tốc hạt prơtơn có động K He = 4MeV Cho độ lớn khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X bằng: A 6,225 MeV B 1,225 MeV C 4,125 MeV D 3,575 MeV Bài 7: Dùng hạt prơtơn có động Wđ = 1, 2MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên thu hạt α có tốc độ Cho m P = 1, 0073u ; m Li = 7, 0144u ; m a = 4, 0015u , 1u = 931, MeV c Góc tạo phương bay hạt prôtôn hạt α là: A 64,80° B 78, 40° C 84,85° D 68, 40° 23 11 Na cách dùng hạt prơtơn có động 3MeV bắn vào hạt nhân đứng yên Hai hạt sinh α X Phản ứng tỏa lượng 2,4MeV Giả sử hạt α bắn theo hướng vng góc với hướng bay hạt prơtơn Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị gần số khối chúng Động hạt α là: A 1,96MeV B 1,75MeV C 4,375MeV D 2,04MeV Bài 8: Người ta tạo phản ứng hạt nhân Bài 9: Hạt nhân 210 84 Po đứng yên phân rã α biến đổi thành hạt nhân 206 82 Pb Coi khối lượng 206 hạt nhân 82 Pb xấp xỉ số khối chúng (theo đơn vị u) Sau phân rã, tỉ số động hạt nhân hạt α A 103:4 B 4:103 C 2:103 D 103:2 Bài 10: Hạt prơtơn có động 5,48 MeV bắn vào hạt nhân Be yên gây phản ứng hạt nhân, sau phản ứng thu hạt nhân Li hạt X Biết hạt X bay với động 4MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt prơtơn tới (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Vận tốc hạt nhân Li là: A 0,824.10 ( m s ) B 1, 07.10 ( m s ) C 8,3.10 ( m s ) Bài 11: Một hạt nhân D có động 4MeV bắn vào hạt nhân D 10, 7.10 ( m s ) Li đứng yên tạo phản ứng: H +36 Li → 2.24 He Biết vận tốc hai hạt sinh hợp với góc 157° Lấy tỉ số hai khối lượng tỉ số hai số khối Năng lượng tỏa phản ứng là: A 18,6 MeV B 22,4 MeV C 21,2 MeV D 24,3 MeV Trang 235 Bài 12: Người ta tạo phản ứng hạt nhân cách dùng hạt prơtơn có động 3,60MeV bắn vào hạt nhân 23 11 Na đứng yên Hai hạt sinh α X Giả sử hạt α bắn theo hướng vng góc với hướng bay hạt prơtơn có động 4,85 MeV Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị u gần số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng bằng: A 2,40 MeV B 4,02 MeV C 1,85 MeV D 3,70 MeV Bài 13: Dùng hạt nơtron có động MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên gây phản ứng hạt 3 nhân, tạo hạt H hạt α Hạt α hạt nhân H bay theo hướng hợp với hướng tới nơtron góc tương ứng 150 300 Bỏ qua xạ γ lấy tỉ số khối lượng hạt nhân tỉ số số khối chúng Phản ứng thu lượng là: A 1,66 MeV B 1,33 MeV C 0,84 MeV D 1,4 MeV 9 Bài 14: Dùng p có động K1 bắn vào hạt nhân Be yên gây phản ứng: p + Be → α + Li Phản ứng tỏa lượng W = 2,1 MeV Hạt nhân Li hạt α bay với động K = 3,58 MeV K = MeV Tính góc hướng chuyển động hạt α hạt p? (lấy gần khối lượng hạt nhân, tính theo đơn vị u, số khối) A 450 B 900 C 750 D 1200 Bài 15: Hạt prơtơn có động K p = MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên tạo thành hạt α hạt nhân X Hạt nhân α bay theo phương vng góc với phương chuyển động prơtơn với động 7,5 MeV Cho khối lượng hạt nhân số khối Động hạt nhân X là: A 14 MeV B 10 MeV C MeV D MeV Bài 16: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân Y Gọi m1 m , v1 , v , K1 K tương ứng khối lượng, tốc độ, động hạt α hạt nhân Y Hệ thức sau đúng? A v1 m1 K1 = = v2 m2 K Bài 17: Hạt nhân 210 84 B v m K1 = = v1 m1 K C v1 m K1 = = v m1 K D v1 m K = = v m1 K1 Po đứng yên phóng xạ α sinh hạt nhân X Biết phản ứng giải phóng lượng 2,6 MeV Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Động hạt α là: A 2,75 MeV B 3,5 eV C 2,15 MeV D 2,55 MeV III HƯỚNG DẪN GIẢI A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án C Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án B Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án B B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Trang 236 Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án D Bài 6: Chọn đáp án D Bài 7: Chọn đáp án D C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án A A A−4 Ta có phương trình phản ứng Z X →2 α + Z− Y Áp dụng bảo toàn động lượng: p α = p Y ⇒ 4.V = ( A − ) VY Độ lớn vận tốc hạt nhân là: VY = 4.V A−4 Bài 2: Chọn đáp án A Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = ( m p + m Li − 2.m X ) 931,5 = 17, 42 ( MeV ) 2.K x − K p = ∆E ⇒ K X = ∆E + K p = 9, 46 MeV Bài 3: Chọn đáp án D 27 30 Phương trình phản ứng α +13 Al →0 n +15 X Năng lượng phản ứng là: ∆E = m α + m Al − m n − m X 931,5 = −2,57 MeV ⇒ K n + K X − K α = ∆E ⇒ K α = 8,37 MeV Bài 4: Chọn đáp án D Vì bỏ qua động ban đầu nên ta có: p T = pα ⇒ m T K T = m α K α ⇒ 3.K T − 4.K α = Mặt khác: K T + K α = 4,8 ( MeV ) (1) (2) Từ (1) (2) ⇒ K T = 2, 74 ( MeV ) K α = 2, 06 ( MeV ) Bài 5: Chọn đáp án A 14 17 Phương trình phản ứng α + N →1 p +8 X Năng lượng phản ứng: E = ( m α + m N − m X − m p ) c = −1, 211( MeV ) Ta có: K X + K p = K α + E = 2, 789 MeV Vì hai hạt sinh có tốc độ nên Kp KX = mp mX = ⇒ 17.K p − K X = 17 ⇒ K p = 0,155 MeV = m.v 2 ⇒ Vận tốc hạt prôtôn là: v = 5, 473.106 ( m s ) NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Bài 6: Chọn đáp án B Trang 237 2 Áp dụng bảo toàn động lượng: p X = p α ⇒ p α = p X ⇒ m X K X = m α K α 4.4,8 = 0, 0865 ( MeV ) 222 ⇒ Động X: K X = Năng lượng tồn phần tỏa phóng xạ: E = K X + K α = 4,8864MeV Bài 7: Chọn đáp án A Phản ứng tạo hạt α tỏa 17,3 MeV ⇒ hạt α tỏa 8,65 MeV m.N A = 1,505.1023 hạt Trong 1(g) He có N = A Năng lượng tỏa là: E = N.8, 65 = 13, 02.1023 MeV Bài 8: Chọn đáp án D 234 92 Phương trình phản ứng: 230 U →42 α + 90 Th Năng lượng tỏa phản ứng: E = E lk α + E lk Th − E lk U = 13,98 MeV Bài 9: Chọn đáp án B Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = ( m Cl + m p − m Al − m n ) 931,5 = −1, 60218 ( MeV ) Bài 10: Chọn đáp án B Ta có: E lk = 2.m p + 2.m n − m α c = 28, 41 MeV 23 Số hạt 22,4l khí He là: N = n.N A = 6, 02.10 Năng lượng tỏa là: E = 28, 41.6, 023.1023 = 1, 71.1025 MeV D VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án D Năng lượng phản ứng là: E = ( m α + m Al − m P − m n ) 931,5 = −2, 7013 ( MeV ) Mặt khác: E = K P + K n − K α ⇒ K P + K n = 0,39865 MeV Vì v P = v n ⇒ Kp Kn = mp mn = 30 ⇒ K p − 30K n = (1) (2) Từ (1) (2) ⇒ K P = 0,386 MeV; K n = 0, 013 MeV Bài 2: Chọn đáp án B Ta có lượng tỏa thu vào phản ứng: ∆E = ( m p + m Li − 2.m α ) 931,5 = 6,5205 ( MeV ) Mặt khác: 2.K α − K p = ∆E = 6,5205 Ta lại có: cos80 = ⇒ K p = 4.K α 0,12 pp 2.pα ⇒ p p2 p α2 (1) = 0,12 (2) Từ (1) (2) ⇒ K α = 4, 29 ( MeV ) ; K p = 2, 06 ( MeV ) MeV Vận tốc prôtôn là: K p = 2, 06 ( MeV ) = 1.931,5 v ⇒ v = 2.10 ( m s ) c Trang 238 Bài 3: Chọn đáp án A Theo định luật bảo toàn động lượng: p α = p Y ⇒ m α v α = m Y v Y ⇒ vY mα = vα mY Bài 4: Chọn đáp án C Ta có phương trình phản ứng p + Li → X + X Áp dụng bảo toàn số khối bảo tồn điện tích ⇒ X α Năng lượng phản ứng hạt nhân: ∆E = m p + m Li − 2.m X 931,5 = 17, 42 MeV Mà: 2.K X − K p = ∆E ⇒ K X = ∆E + K p = 9, 709 ( MeV ) Bài 5: Chọn đáp án D Ta có phương trình phản ứng p + Li → X + X Ta có: cos 45 = ⇒ pp pX = mp vp m X v X pp pX = 2 = 2⇒ mp vX = vp 2.m X Bài 6: Chọn đáp án D Ta có phương trình phản ứng p + Be →2 α + X 2 Bảo toàn động lượng ⇒ p X = p p + p α ⇒ 6.K X = K p + 4.K α Động hạt nhân X là: K X = 3,575 MeV Bài 7: Chọn đáp án C Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = m p + m Li − 2.m X 931,5 = 17, 42 MeV 2.K X − K p = ∆E ⇒ K X = Ta có: cos ϕ = pp 2.p α ∆E + K p ⇒ cos ϕ = = 9,31 MeV 1, ⇒ ϕ = 84,85° 4.4.9,31 Bài 8: Chọn đáp án C 23 20 Ta có phương trình phản ứng: p +11 Na →2 α +10 Ne Ta có: K α + K X = ∆E + K p = 5, MeV (1) 2 Mà: p X = p p + p α ⇒ m X K X = m p K p + m α K α Thay số vào ta được: 20.K X − 4.K α = (2) Từ (1) (2) ⇒ K X = 1, 025 ( MeV ) K α = 4,375 ( MeV ) Bài 9: Chọn đáp án C Trang 239 Phương trình phản ứng: 210 84 206 Po →24 α +82 Pb Áp dụng bảo toàn động lượng: p α = p p ⇒ p α2 = p Pb ⇒ m α K α = m Pb K Pb ⇒ K Pb m α = = = K α m Pb 206 103 Bài 10: Chọn đáp án C Phương trình phản ứng là: p + Be →3 Li + X Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p 2Li = p 2p + p 2X ⇒ m Li K Li = m p K p + m X K X ⇒ Động hạt nhân Li là: K Li = 2, 497 = m.v 2 ⇒ Vận tốc hạt nhân Li là: v = 2.2, 497 c = 8,3.106 m s 7.931,5 Bài 11: Chọn đáp án C pD = 0,1994 Ta có: cos 78,5 = 2.p α ⇒ p 2D m K = 0,39882 = D D pα m α K α ⇒ Động hạt α là: K α = 2.4 = 12,57 MeV 4.0,159 ⇒ 2.K α − K D = E = 21, MeV Bài 12: Chọn đáp án A 23 20 Phương trình phản ứng là: p +11 Na →2 α +10 X 2 Áp dụng bảo toàn động lượng: p X = p α + p p ⇒ 20.K X = 4.4,85 + 1.3, ⇒ K X = 1,15 MeV Năng lượng tỏa phản ứng này: K X + K α − K P = ∆E = 2, MeV Bài 13: Chọn đáp án A Phương trình phản ứng: n + Li →1 H + α Ta có: p n = 2.m n K n = 2.2 = ⇒ p n = Áp dụng định lý hàm số sin ta có: pα pn = sin ( 135° ) sin ( 30 ) ⇒ pα = ⇒ K α = 0, 25 MeV Áp dụng định lý hàm số sin ta có: pn pT = sin ( 135° ) sin ( 15 ) ⇒ pT = 0, 732 ⇒ K T = 0, 089 MeV Năng lượng phản ứng là: Trang 240 E = K α + K T − K n = −1, 66 MeV Bài 14: Chọn đáp án B Ta có: K Li + K α − K1 = W ⇒ K1 = 5, 48 MeV = K p cos ϕ = p α2 + p p2 − p Li2 2.pα p p = 4.K α + K p − 6.K Li 4.K α K p =0 ⇒ ϕ = 90° Bài 15: Chọn đáp án D Phương trình phản ứng: p + Be →2 α + X Bảo toàn động lượng: p 2X = p α2 + p 2p ⇒ m X K X = m α K α + m p K p ⇒ Động hạt nhân X: 4.7,5 + KX = = ( MeV ) Bài 16: Chọn đáp án C Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: v m p α = p X ⇒ mα v α = m X v X ⇒ α = X vX mα 2 Mặt khác: p α = p X ⇒ p α = p X ⇒ m α K α = m X K X ⇒ ⇒ K X mX = K α mα v1 m K1 = = v m1 K Bài 17: Chọn đáp án D Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p Pb = p α ⇒ p Pb = p α2 ⇒ m α K α = m Pb K Pb ⇒ 4.K α − 206.K Pb = K α + K Pb = 2, ( MeV ) ⇒ K α = 2,55MeV; K Pb = 0, 05 ( MeV ) Trang 241 ... ω.C ZL ? ?2 = ? ?2 LC = ⇒ = = ω '2 ZC LC ⇒ ω = 2? ? ' ⇒ f = 2f ' Bài 22 : Chọn đáp án D Ta có Iω1 = I? ?2 ⇒ U R + (ZL1 − ZC2 )2 = U R + (ZL2 − ZC2 ) ⇒ ZL1 − ZC1 = ZL2 − ZC2 2? ?? ZL1 − ZC1 = − ZL2 − ZC2 ⇒ ZL1... f1 =20 Hz, ta đặt ZL = ⇒ P1 = 17 = U2R (1) R2 +1 Khi f2=40Hz, ta đặt Z 'L = ⇒ P2 = 12, 5 = U2R R + 22 U R Khi f3=60Hz, ta đặt Z ''L = ⇒ P3 = ? = 2 (3) R +3 (2) 34 R + = ⇒ R = 2, ( Ω ) Thay vào (2) ... điện là: u1 = 100V;i1 = ? ?2, 5 A Ở thời điểm t2 tương ứng u2 = 100 3V;i2 = ? ?2, 5A Điện áp cực đại tần số góc là: A 20 0 2V;100π rad/ s B 20 0V; 120 π rad/ s C 20 0 2V; 120 π rad/ s D 20 0V;100π rad/ s Bài 17: