CHỦ ĐỀ 3 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân PHẢN ỨNG HẠT NHÂN phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân PHẢN ỨNG HẠT NHÂN phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân PHẢN ỨNG HẠT NHÂN phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân

I.KIN THC

* Phn ng ht nhân

khác

+ nh lut bo toàn n#ng lng toàn ph∃n (bao g%m ng n#ng và n#ng lng ngh&): Tng ph!m

A + B → C + D

+ Khi m0 > m: Phn ng t(a ra mt n#ng lng: W = (m0 – m)c2

ban ∃u

CH  3: PHN NG H
T NHÂN

Cách 1: Tính theo khi lng

2

.

E m c

Cách 2 : Tính theo ng nng

2

K  m v

Cách 3:

=> ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2

1, X2, X3, X4 có:

da trên công thc Q = m.q = ∆E trong ó q là n#ng su∋t t(a nhi∀t ( j/kg)

II CÁC D
NG BÀI TP

BÀI TOÁN 1: VIT PHNG TRÌNH PHN NG H
T NHÂN

PHNG PHÁP:

1 1 2 2 3 3 4 4

A

Z X
Z X  Z X
Z X

1 → X2 + X3

Các em áp d)ng 2 lut bo toàn

VÍ D MINH HA

( )

  ng yên, sinh ra hai



    Vit phng trìng ∃y  ca phn ng

HD: Ta có  +
→ 

   

Áp d)ng nh lut bo toàn s nuclôn => 1+7 = 2.A =>A= 4 => 

Áp d)ng nh lut bo toàn i∀n tích => 1+ 3 = 2.Z => Z=2

phng trình  +
→ +

   

238

HD:

α

−

−

−

−

α

α

4

2

234 0 234

234 0 234

4

2

4

2

α β

Ta có 4x = 238 – 206 => x = 8

Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = 6

Vy có 8 phân rã α và 6 phân rã β−

VD3: Hoàn thành các pt sau:

1.105B+X  → α + 48Be 2.178O+p → +n X

3.1123Na+ p →X + 1020Ne 4.X +p → +n 1827Ar

1.Áp d)ng nh lut bo toàn:=>



=>105B+21D → 24He+ 48Be

2.178O+ 11H  → 01n+178F

3.1123Na+ 11H → 24He+ 1020Ne

4.1737Cl+ 11H  → 01n+ 1827Ar

14 7

HD:

Phng trình phn ng: 4

2He + 14

1p + 17 8

17 nuclôn trong ó có 8 prôtôn và 8 ntron

U

238

92 → 20682Pb + xα + yβ- Tính x và y

HD:

Ta có: x =

4

206

1

16 82 92

−

−

−

= 6

VD6 Pht pho 1532P - và bin i thành lu hu2nh (S) Vit phng trình ca s

HD:

Ta có: 32

1

16

32 16

prôtôn và 16 ntron

3

1T và tri 2

1

HD:

Phng trình phn ng: 3

24

11Na phân rã 3–

giá tr

A A = 24 ; Z =10 B A = 23 ; Z = 12 C A = 24 ; Z =12 D A = 24 ; Z = 11

HD

- T4  bài, ta có di5n bin ca phn ng trên là : 24

11Na 6 X + 0

1

− 3–

- Áp d)ng nh lut bo toàn i∀n tích và s khi , ta c : X có Z = 11 – (-1) = 12

và s khi A = 24 – 0 = 24 ( nói thêm X chính là 24

12Mg )  Chn áp án C

VD9 : Cho phn ng 238

92U 6 206

82Pb + x 4

2He + y 0

1

− 3– tìm y?

A y = 4 B y = 5 C y = 6 D y = 8

HD:





=

=

⇔





=

−

=

⇔





=

−

=

−

+

=

−

= +

6

8 10

2

8 10

82 92 ).

1

(

2

32 206 238

0

4

y

x y

x

x y

x

y

x

giá tr y = 6. Chn : C

90Th bin i 208

82Pb ?

HD - Theo  ta có quá trình phn ng : 232

90Th 6 208

82Pb + x4

2He + y 0

1

− 3–

- Áp d)ng nh lut bo toàn i∀n tích và s khi , ta c :





=

=

⇔





=

−

=

⇔





=

−

=

− +

=

−

= +

4

6 8

2

6 8

82 90 ).

1 (

2

24 208 232 0

4

y

x y

x

x y

x

y x

–  Chn áp án : D

A.ntron B proton C Triti D tri

3

1T , 7 8 4

2He , 1

0n

- Áp d)ng nh lut bo toàn i∀n tích và s khi , ta c :

X có i∀n tích Z = 2 + 0 – 1 = 1 & s khi A = 4 + 1 – 3 = 2 Vy X là 2

1D  Chn : D

VD12 Cho chùm ntron b/n phá %ng v bn 55

25Mn

55Mn b ng ntron kt thúc ngi ta th∋y trong mu trên t& s gia s nguyên t 56Mn và s

lng nguyên t 55Mn = 10-10

trên là:

A 1,25.10-11 B 3,125.10-12 C 6,25.10-12 D 2,5.10-11

HD: Sau quá trình b/n phá 55Mn b ng ntron kt thúc thì s nguyên t ca 56

25Mn gim, cò s nguyên t 55

25Mnkhông i, Sau 10 gi = 4 chu kì s nguyên t ca 56

25Mn gim 24 = 16

55 56

Mn

Mn

N

N

= 16

10 − 10

= 6,25.10-12

Chn C

BÀI TOÁN 2: NNG LNG PHN NG, NHIÊN LIU CN  T

Ph!ng pháp

3

1 1 2 2 3 3 4 4

A

Z X
Z X Z X
Z X

Cách 1: Tính theo khi lng

2

.

E m c

Cách 2 : Tính theo ng nng

2

K  m v

Cách 3:

=> ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2

1, X2, X3, X4 có:

da trên công thc Q = m.q = ∆E trong ó q là n#ng su∋t t(a nhi∀t ( j/kg)

VÍ D MINH HA

1T + 1D→ α +n Bit mT = 3,01605u; mD = 2,01411u; mα = 4,00260u; mn = 1,00867u; 1u=931MeV/c2

HD: Ta có Mo = mT + mD = 5,03016u và M = mn + m7 = 5,01127u

N#ng lng to ra: ∆E = (Mo – M).c2 = 17,58659 ≈ 17,6MeV

A thu n#ng lng 18,63 MeV B thu n#ng lng 1,863 MeV

C t(a n#ng lng 1,863 MeV D t(a n#ng lng 18,63 MeV

HD:

VÌ m0 < m : phn ng thu n#ng lng N#ng lng phn ng thu vào :

W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV

Be

9

4 ang ng

ra trong phn ng này b ng

HD: 11p+49Be→24He+36Li

W = Wα + WLi - Wp = WLi - 1,45 (MeV)

P P

P P P

dLi dp

p d dLi

Li p

Li p

Li p

575 , 3

2 2 2

=

 +

=

⇔ +

=









⊥

+

=

α α α

α α

 W = 2,125 MeV  áp án D

u m

u m

u m

u

m C = 12 , 000 ; α = 4 , 0015 ; p = 1 , 0073 ; n1 , 0087 và

2

/

931

v Jun là

A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J

HD: 12C  3 He

W = (3.4,0015 – 12) 931= 4.1895MeV = 4,1895 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J => Chn A

n Ar H

Cl 11 1837 01

37

17 + → + phn ng trên t(a hay thu bao nhiêu n#ng lng? Bit mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2

HD:

∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV => Phn ng thu n#ng lng 1,6MeV

234

ca 230Th là 7,70 MeV

HD Ta có: W = 230.εTh + 4.εHe - 234.εU = 13,98 MeV

23

11Na + 2

1D 6 4

2He + 20

10Ne Bit mNa = 22,9327 u

; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phn úng trên to hay thu mt n#ng lng b ng bao nhiêu J ?

A.thu 2,2375 MeV B to 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D to 2,2375 MeV

HD:

Ta có n#ng lng ca phn ng:∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe 9 mNe 9 mD )c2

= 2,3275 MeV> 0 => phn ng to n#ng lng  Chn B


    

2) Phn ng t(a hay thu n#ng lng Tính n#ng lng t(a (hay thu) ra n v MeV

Cho  =  =  = 
  =
 = 

HD:


  


      

nh lut bo toàn s khi: 37 + A = 1 + 37 => A = 1

nh lut bo toàn i∀n tích: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1

Vy  = (Hirô) 

 + → +


2) N#ng lng phn ng: Tng khi lng và 

 

= +  =

   
 =>< 

=> phn ng thu n#ng lng ∆ = ! −  ∀ Thay s ∆ = 
 = 
  × ≈

BÀI TOÁN 3: ∀NG NNG , VN T C, GÓC T
O B#I CÁC H
T

PHNG PHÁP

+ Bo toàn n#ng lng:

K
K
EK
K

2

1

2

K  m v

Lu ý: - Không có nh lut bo toàn khi lng

- Khi tính vn tc v hay ng n#ng K thng áp d)ng quy t/c hình bình hành







bit
p p1, 2





p  p
p
p p cos

(mv)  (m v)
(m v )
2m m v v cos




ho,c :2p p2,








p p
p







K v  m  A

p



1

p



2

p



:

VÍ D MINH HA

Po

210 84

HD: 21084Po→24He+20682Pb

Áp d)ng nh lut bo toàn ng lng:

dPb d

dPb Pb d Pb

Po

P

P + = =0  =  =  = 51 , 5

α α

α α

VD2: H-2014

α

γ

HD: Theo L bo toàn ng lng Pα= Pp + Pn

=> P2α= (Pp + Pn)2 - mαKα = mPKP + mnKn + 4 m P K P m n K n

4Kα = 30KP + Kn + 4 30K P K n ;

n

P

K

K

=

n

P

m

m

= 30 - Kp = 30Kn

4Kα = 901Kn + 120Kn= 1021Kn

Theo L bo toàn n#ng lng Kα = Kp + Kn + 2,70 = 31Kn + 2,7

Kα = 31Kn + 2,7 = 31

1021

4Kα

+ 2,7 => Kα = 3,10 MeV áp án B

7

3Li

ging nhau bay ra vi cùng tc  và theo các phng hp vi phng ti ca prôtôn các góc

b ng nhau là 600

2

He Li

H 37 24

1

Theo nh lut bo toàn ng lng ta có P P P1 P2

+

=

mt góc b ng 1200

hp vi nhau mt góc 1200

Ta có gin % véc t ng lng : d5 th∋y <OAB u => Pp = P1 = P2

6mp.vp = m7.v7 6 = = 4

p

p

m

m v

v α

α

1 và

m2, v1 và v2, K1 và K2

H∀ thc nào sau ây là úng ?

60

HD: Áp d)ng nh lut bo toàn ng lng ta có : P1+ P2 = 0

 P1 = P2  m1.v1 = m2.v2 

2

1 1

2

v

v m

m

12 = P22  2m1.K1 = 2m2.K2 

2

1 1

2

K

K m

m

T4 (1) và (2) ta có :

2

1 1

2

v

v m

m

2

1

K K

α α

A 4

4

v

4

v

A− C 4

4

v

4

v

A+

HD:

+ Ta có phn ng : AX 6 47 + BY

Áp d)ng nh lu∋t bo toàn ng lng : P X =Pα +P Y = 0

6 mαVα = m Y V Y 6 Vy =

y

m

V

mα α

mà theo nh lut bo tòan s khi : B = A – 4

6 Vy =

4

4

−

A

Vα

14

7 N ang ng yên gây ra phn ng 14 1 17

α = 4,0015u; mP = 1,0073u; mN14 =

HD: nh lut bo toàn ng lng:p
α = p
p+ p
O

vì p
α ⊥ p
p

p = pα +p  2mOKO=2mαKα+2mpKp (1)

nh lut bo toàn n#ng lng: Kα + (mα +m N −m p−m O).931,5 =K p+K O (2)

Có Kα=7,7MeV, gii h∀ (1) và (2) => Kp=4,417MeV và KO=2,075 MeV.=> Chn A

VD7: Khi lng ngh& ca êlêctron là m0 = 0,511MeV/c2 ,vi c là tc  ánh sáng trong



A p = 0,9MeV/c B p = 2,5MeV/c C p = 1,2MeV/c D p = 1,6MeV/c

HD: ng lng p = mv và ng n#ng : 1 2

2

K = mv

2

P

m

= <=> = =>P = 2mK =>P = 2mK = 2.0,511.0,8 0,90421 = MeV c/

=>áp án A

9

4Be ng yên gây ra phn

A 0,824.106 (m/s) B 1,07.106 (m/s) C 10,7.106 (m/s) D 8,24.106 (m/s)

HD: + Áp d)ng nh lut BT ng lng:p
p = p
Li+ p vi p
X (
X ⊥ p
p)  p2Li = p X2 +p2p

m

K m K m K K m K m K

m

Li

p p X X Li p p X X Li Li

+

=

 +

=

J Mev

+ Vi 6 6 1 , 66055 10 27 9 , 9633 10 27 ( )

kg u

m Li = = − = − 2 10 , 7 10 6 ( / )

s m m

K v

Li

Li

1 6 3

neutron nhng góc tng ng b ng θ = 15o và ϕ= 30o

HD: Ta có: 1 6 3 4

o n + 3 Li → 1 H + 2 He Xét tam giác OAB ta có:

P

α

2m K

α α

m K n n m K H H m K

α α

H 1x 2 x 0.067

0.5 x1

0.5 x 4

α

VD10: Mt ntron có ng n#ng Wn

ng: 1

0 n + 6

3Li 6 X+ 4

2He

lt là? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u

A.0,12 MeV & 0,18 MeV B 0,1 MeV & 0,2 MeV

C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV

HD:

Ta có n#ng lng ca phn ng: Q = ( mn+ mLi9 m x 9 m He).c2 = - 0,8 MeV (ây là phn

ng thu n#ng lng )

- Áp d)ng nh lut bo toàn ng lng: pn→ = p→He+ p→X ⇔ P n2=P He2 +P X2

 2mnWn= 2mHe W He + 2mx Wx (1)

- Áp d)ng nh lut bo toàn n#ng lng :Q =Wx +W He 9Wn = -0,8 (2)

T4 (1),(2) ta có h∀ phng trình:





=

=

⇔





= +

= +

1 , 0

2 , 0 3

, 0

1 , 1 3 4

X He X

He

X e H

W

W W

W

W W

MeV  Chn B

VD11: Mt ntron có ng n#ng Wn

ng: 1

0 n + 6

3Li 6 X+ 4

2He

lt là ? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u

A.0,12 MeV & 0,18 MeV B 0,1 MeV & 0,2 MeV

C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV

HD: Ta có n#ng lng ca phn ng: E = ( mn+ mLi9 m x 9 m He).c2 = - 0,8 MeV

- Áp d)ng nh lut bo toàn ng lng: pn→ = p→He+ p→X ⇔ P n2=P He2 +P X2

 2mnWn= 2mHe W He + 2mx Wx (1)

- Áp d)ng nh lut bo toàn n#ng lng :E =Wx +W He 9Wn = -0,8 (2)

T4 (1),(2) ta có h∀ phng trình:





=

=

⇔





= +

= +

1 , 0

2 , 0 3

, 0

1 , 1 3 4

X He X

He

X e H

W

W W

W

W W

MeV  Chn B

14

7 N ng yên thì thu c mt prôton và

10

8

mα = 4,0015 u; mO = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u = 931 MeV/c2; c = 3.108

m/s

HD Theo LBT ng lng ta có: mαvα = (mp + mX)v
v2 = 2 2 2

) (m p m X

v m

+

α

) (

2

X p

d

m m

W m

+

α

Wp =

2

1

mpv2 = 2

)

d p

m m

W m m

+

α

α = 12437,7.10-6Wα = 0,05MeV = 796.10-17 J;

v =

p

dp

m

W

2

10 66055 , 1 0073 , 1

10 796 2

−

−

= 30,85.105 m/s

9

4Be ang ng yên Phn

HD Theo nh lut bo toàn ng lng ta có: p p p p X

→

→

→

+

= α Vì v p

→

⊥ α

→

v
p p

→

⊥ →pα
p2

X=

p2

p+ p2

α

2mX

2

1mXv2

X= 2mp

2

1mpv2

X+ 2mα

2

1mαv2

Xhay 2mXWX = 2mpWp + 2mαWα
WX =

6

4
α

W +

= 3,575 MeV Theo nh lut bo toàn n#ng lng ta có: (mp + mBe)c2 + Wp = (mα

+ mX)c2 + Wα + WX

N#ng lng t(a ra: ∆W = (mp + mBe - mα - mX)c2 = Wα + WX - Wp = 2,125 MeV

234 92

230

90Th (không kèm theo

U = 233,9904 u; mTh = 229,9737 u; mα = 4,0015 u và 1 u

= 931,5 MeV/c2

HD Theo nh lut bo toàn ng lng: pα

→

+ p Th

→

= 0

pα = mαvα = pTh = mThvTh
2mαWα = 2mThWTh

WTh =

Th

m

m

α Wα N#ng lng t(a ra trong phn ng là: ∆W = WTh + Wα = Th

Th

m m m

Wα = (mU –

mTh - mα)c2
Wα = Th( U Th )

Th

m m m m

m m

α α

+ c2 = 0,01494 uc2 = 13,92 MeV

VD15: Ngi ta dùng Prôton có ng n#ng Kp 9 Be

4 ng yên

chuy+n ng theo phng vuông góc vi phng chuy+n ng ca Prôton ban ∃u Cho khi

Liti sinh ra là

A 1,450 MeV B.3,575 MeV C 14,50 MeV D.0,3575 MeV

HD: Phng trình phn ng: 11p+49Be→24He+36Li

Theo h.ve: 2

Li

P = 2 α

P + 2

p

P

2mLiKLi = 2mαKα + 2mpKp => KLi =

Li

p p

m

K m K

mα α +

KLi =

6

45

,

5

4

.

VD16 : Cho prôtôn có ng n#ng KP 37Li ng yên Sau

vi phng chuy+n ng ca prôtôn góc : nh nhau Cho bit mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u;

mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2

ca góc : là

A 39,450 B 41,350 C 78,90 D 82,70

HD: liên h∀ gia ng lng và ng n#ng:

K =

2

2

P

Phng trình phn ng: 11H + 37Li → 24X + 24X

mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u

N#ng lng phn ng to ra :

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

2KX = KP + ∆E = 19,48 MeV - KX =9,74 MeV

Tam giác OMN:

PX2 = PX2 + PP2 − 2 P P cX P os ϕ

0,1206

P = m K = = => ∃ = 83,07 0

9Be4 ng yên + gây ra phn ng 1p +9

A 450 B 600 C 900 D 1200

Li

P

P

v

α

P

P

P

Be

N

M

O

P X

P X

P H

HD: Kp = 5,45 MeV; KBe = 0MeV; KX = 4 MeV ; KLi = 3,575 MeV; pBe = 0 vì ng yên

Áp d)ng nh lut bo toàn ng lng:

0

2 os

2 2 2 2 os 2 2

p p p c p p

m K m K m K c m K m K

m K m K m K c m K m K

c

α

α α

→

III  TR%C NGHIM T&NG HP

Cl

37





nhân X là

A 6 MeV B 14 MeV C 2 MeV D 10 MeV

He

4

n X D

0

A Z

2 1

2

D

m

P

A 9,34MeV B 93,4MeV C 934MeV D 134MeV

3

Li

6

Li

7

tng hp c 1 gam khí Hêli là

Po

210

chim bao nhiêu ph∃n tr#m ca n#ng lng phân rã ?

) ( , MeV1 2

Li He Be

3

4 2

9 4

1

α + 14 N

α

α

υ + β + + +

→

40

143 60

235 92

Po

210

2

α

4,0015u Chn áp án úng?

C Kα = 5,03MeV; KRn = 0,09MeV D Kα = 503MeV; KRn = 90MeV

α T& s

α

K

A

α

m

Y

m

m

Y

m

Y

m

m

2 α

A 9,6MeV B 19,3MeV C 12MeV D 15MeV

Be

9

P

A KX = 0,66MeV B KX = 0,66eV C KX = 66MeV D KX = 660eV

U

238

phóng ra

A To n#ng lng B Không to, không thu

Li

7

1,5g ch∋t X thì phn ng to ra bao nhiêu n#ng lng?

α

K

Be

9

3

A Hêli B Prôtôn C Triti D teri

He , T ,

2

3 1

2

; u 0087 , 0 m

; u 0024 , 0

0

4 2

3 1

2

To hay thu bao nhiêu n#ng lng? Chn kt qu úng trong các kt qu sau:

C To n#ng lng 18,06 MeV D Thu n#ng lng 18,06 MeV

P

A 168036’ B 48018’ C 600 D 700

Li

7 3

X Pa

Th

Z

238

là:

Cl

37

18

A 1 H

A nh lut bo toàn ng lng

D nh lut bo toàn i∀n tích

Câu 31: Pôlôni(210 Po

P

30

14

Li

6

A KX = 0,09MeV; Kα = 0,21MeV B KX = 0,21MeV; Kα = 0,09MeV

C Gim mt lng b ng ε/c2 D Gim mt lng b ng ε

υ) ?

B Có khi lng ngh& b ng không, mang i∀n tích dng

C Có khi lng ngh& b ng không, không mang i∀n và chuy+n ng vi tc  x∋p x&

b ng tc  ánh sáng

D Có khi lng ngh& b ng không, mang i∀n tích âm

nhân ?

ph!m

mP...

PX2 = PX2 + PP2 − P P cX...

234

ca 230 Th 7,70 MeV

HD Ta có: W = 230 .εTh + 4.εHe - 234 .εU = 13, 98 MeV

23< /small>