VẬT LÍ HẠT NHÂN-Gởi bạn Thanh

CHƯƠNG IX HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 25 CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN A.. + Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nĩ

CHƯƠNG IX HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

CHỦ ĐỀ 25 CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN

A TĨM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN

I CẤU TẠO HẠT NHÂN

1 Cấu tạo hạt nhân

+ Hạt nhân cĩ kí hiệu Z AX cĩ A nuclơn Trong đĩ gồm : Z prơtơn, N = A – Z nơtrơn

+ Kí hiệu của prơtơn: p =11p =11H

+ Kí hiệu của nơtrơn: n =01n

2 Bán kính của hạt nhân: R = 1, 2 A13.10−15 (m)

Thể tích của hạt nhân tỉ lệ với số khối của nĩ

3 Đồng vị

Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng một số prơtơn Z, nhưng khác về số nơtrơn N gọi là đồng vị.

4 Một số đơn vị thường dùng trong Vật lí hạt nhân

+ Khối lượng nguyên tử : Đơn vị u cĩ giá trị bằng 1

12 khối lượng của nguyên tử đồng vị

12

6C

2

c

−

+ u cĩ giá trị xấp xỉ khối lượng của nuclơn, nên hạt nhân cĩ số khối A thì cĩ khối lượng xấp xỉ bằng A(u).

+ Đơn vị năng lượng : 1ev=1,6.10− 19 J ⇒ 1Mev=10 1, 6.106 − 19 J =1, 6.10− 13 J

+ Một số đơn vị nguyên tử thường gặp: m p=1,67262.1027 kg=1, 00728 u

27

31

n e

+ Số Avơgađrơ: NA = 6,023.1023 mol-1

+ Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C

+ Các cơng thức liên hệ:

Số mol :

; A : khối lượng mol (g/mol) hay số khối (u) m = : khối lượng

N : số hạt nhân nguyên tử

N = 6,023.10 nguyên tử/mol

A A

n

n

5 Lực hạt nhân

+ Lực tương tác giữa các nuclơn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh)

+ Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nĩ là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclơn trong hạt nhân gọi là lực tương tác mạnh

+ Đặc điểm : Phạm vi tác dụng mạnh

6 Hệ thức Anhxtanh

+ Hạt nhân cĩ khối lượng nghỉ m , chuyển động với vận tốc 0 v, cĩ năng lượng tồn phần tính theo cơng

thức:

2

E mc= +K (với động năng

2

2

mv

K= ) + Một vật cĩ khối lượng m ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc 0 v, khối lượng của vật sẽ tăng

lên thành m với

0 2 2

1

m m

v c

=

+ Hệ thức Anhxtanh: 2

0

0 0

E =m c là năng lượng nghỉ của vật

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

47

7 Độ hụt khối ∆m của hạt nhân A

Z X

( )

∆ = + − − 

+ Nếu ∆ >m 0 thì hạt nhân bền vững

+ Nếu ∆ <m 0 thì hạt nhân không tồn tại

+ m là khối lượng của hạt nhân hn A

Z X Khối lượng hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng của các

nuclôn cấu thành hạt nhân

8 Năng lượng liên kết W của hạt nhân lk A

Z X

Khi muốn phá vỡ hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt, ta phải cung cấp cho nó một năng lượng bằng ∆E

+ Khi đơn vị của [ ]W lk =J;   m p =[ ] [ ]m n = m hn =kg thì W lk = ∆mc2=Zm p+(A Z m− ) n−m hn.c2

với c=3.108 m s/ là vận tốc ánh sáng trong chân không

+ Khi đơn vị của [ ]W lk =Mev;   m p =[ ] [ ]m n = m hn =u thì W lk = ∆mc2=Zm p+(A Z m− ) n−m hn.931,5

9 Năng lượng liên kết riêng W lk

A

ε = của hạt nhân A

Z X

+ Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết trên một nuclôn :

1

lk

W

Zm A Z m m

A A

+ Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Chú ý : Hạt nhân có số khối trong khoảng từ 50 đến 70, năng lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn

nhất vào khoảng 8,8Mev

nu

B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Hãy chọn câu đúng: Các nguyên tử gọi là đồng vị khi

A Có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn

B Hạt nhân chứa cùng số proton Z nhưng số notron N khác nhau

C Hạt nhân chữa cùng số proton Z nhưng sô nuclon A khác nhau

D Cả A, B, C đều đúng

Câu 2: Hãy chọn câu đúng

A Khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân

B Có hai loại nuclon là proton và electron

C Bán kính của nguyên tử bằng bán kính hạt nhân

D Điện tích của nguyên tử bằng điện tích hạt nhân

Câu 3: Hãy chọn câu đúng:

A Trong ion đơn nguyên tử, số proton bằng số electron

B Trong hạt nhân, số proton phải bằng số notron

C Trong hạt nhân, số proton bằng hoặc nhỏ hơn số notron

D Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bằng bán kính nguyên tử

Câu 4: Chọn câu sai:

A Một mol nguyên tử (phân tử) gồm NA nguyên tử (phân tử) NA = 6,023.1023 hạt

B Khối lượng của một nguyên tử Cacbon bằng 12g

C Khối lượng của một mol N2 bằng 28g

D Khối lượng của một mol ion H+ bằng 1g

Câu 5: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ:

A Các proton B Các notron C Các electron D Các nuclon

Câu 6: Đơn vị đo khối lượng trong vật lí hạt nhân có thể dùng:

A kg B Đơn vị khối lượng nguyên tử (u)

B Đơn vị eV2

MeV

c D Cả A, B và C đều đúng

Câu 7: Đơn vị khối lượng nguyên tử của 1 u là:

A 1 u = 1,66055.10−27kg B 1 u 931,5 MeV2

c

=

C 1

1

12

u = khối lượng nguyên tử 126C D Cả A, B và C đều đúng

Câu 8: Hạt nhân nguyên tử 23592U có bao nhiêu notron và proton

A p = 92, n = 143 B p = 143, n = 92

C p = 92, n = 235 D p = 235, n = 93

Câu 9: So với hạt nhân 1429Si, hạt nhân 2040Ca có nhiều hơn

A 11 nơtrôn và 6 prôtôn B 5 nơtrôn và 6 prôtôn

C 6 nơtrôn và 5 prôtôn D 5 nơtrôn và 12 prôtôn

Câu 10: Hạt nhân Liti có 3 proton và 4 notron Hạt nhân này có kí hiệu như thế nào?

Câu 11: Nguyên tử của đồng vị phóng xạ 23592U có:

A 92 electron và tổng số proton và electron bằng 235

B 92 proton và tổng số electron và notron bằng 235

C 92 notron và tổng số notron và proton bằng 235

D 92 notron và tổng số proton và electron bằng 235

Câu 12: Hạt nhân 146C phóng xạ β- Hạt nhân con sinh ra có

A 5 prôtôn và 6 nơtron B 6 prôtôn và 7 nơtron

C 7 prôtôn và 7 nơtron D 7 prôtôn và 6 nơtron

Câu 13: Hạt nhân nguyên tử 23592U có bao nhiêu notron và proton:

A p = 92, n = 143 B p = 143, n = 92 C p = 92, n = 235 D p = 235, n = 93

Câu 14: Cho hạt nhân 10X

5 Hãy tìm phát biểu sai:

A Số nơtrôn: 5 B Số prôtôn: 5

C Số nuclôn: 10 D Điện tích hạt nhân: 6e

Câu 15: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nguyên tử 23

11Na

A Hạt nhân Na có 11 nuclôn B Số nơtron là 12

C Số prôton là 11 D Số nuclôn là 23

Câu 16: Hãy cho biết thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử Pôlôni 210Po

84 ?

A Hạt nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 84 nơtrôn

B Hạt nhân Pôlôni có Z = 84 prôtôn và N = 126 nơtrôn

C Hạt nhân Pôlôni có Z = 126 prôtôn và N = 84 nơtrôn

D Hạt nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 126 nơtrôn

Câu 17: Nhân Uranium có 92 proton và tổng cộng có 143 nơtron, kí hiệu của hạt nhân này là:

A 237U

92 B 235U

92 C 92U

235 D 92U

237

Câu 18: Hạt nhân AX

Z có khối lượng là mX Khối lượng của prôtôn và của nơtron lần lượt là mp và mn Độ hụt khối của hạt nhân AX

A ∆m = [Zmn + (A - Z)mp] - mX B.∆m = mX - (mn + mp)

C ∆m = [Zmp + (A - Z)mn] - mX D ∆m = (mn + mp) - mX

Câu 19: Cho ba hạt nhân X, Y, Z có số nuclon tương ứng là AX, AY, AZ với AX = 2AY = 0,5AZ Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ∆EX, ∆EY, ∆EZ với ∆EZ < ∆EX < ∆EY Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ

tự tính bền vững giảm dần là

A Y, X, Z B Y, Z, X C X, Y, Z D Z, X, Y

Câu 20: Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của

hạt nhân Y thì

A hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X

B hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y

C năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau

D năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y

Câu 21: Khối lượng của hạt nhân 10Be

4 là 10,0113u; khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u; khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u Độ hụt khối của hạt nhân 10Be

4 là:

A 0,9110u B 0,0811u C 0,0691u D 0,0561u

Câu 22: Cho 1u = 931,5 MeV/c2 Hạt α có năng lượng liên kết riêng 7,1 MeV Độ hụt khối của các nuclon khi

liên kết thành hạt α là :

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

49

Câu 23: Khối lượng của hạt nhân 23290Th là mTh = 232,0381 u; khối lượng của notron là mn = 1,0087 ; u khối lượng của proton là mn = 1,0073 u Độ hụt khối của hạt nhân 23290Th là:

A 1,8543 u B 18,543 u C 185,43 u D 1854,3 u

Câu 34: Hạt nhân 104Becó khối lượng 10,0135u Khối lượng của nơtrôn mn = 1,0087u; khối lượng của prôtôn mP

= 1,0073u; 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104Be là

A 0,6321 MeV B 63,2152 MeV C 6,3215 MeV D 632,1531 MeV

Câu 25: Cho khối lượng của proton, notron, 40Ar

18 , 6Li

3 lần lượt là: 1,0073 u; mn = 1,0087u; mLi = 6,0145 u; mAr

= 40,0256 u và 1u = 931,5 MeV/c2 So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 6Li

3 thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 40Ar

18

Câu 26: Năng lượng liên kết của các hạt nhân 2H

1 ; 2He

2 ; 56Fe

26 và 235U

92 lần lượt là 2,22MeV; 28,3 MeV; 492 MeV và 178,6 MeV Hạt nhân bền vững nhất là:

A 2H

1 B 2He

2 C.2656Fe D 235U

92

Câu 27: Tính năng lượng liên kết của hạt nhân 126

52Te Cho mp = 1,0073 u ; mn = 1,0087 u MTe = 125,9033 u; cho

u = 931,5 MeV/c2

A 1024,94 MeV B 10,94 MeV C 102 MeV D 24,94 MeV

Câu 28: Tình năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Molypđen 9842Mo Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; mMo = 97,9054u; u = 931,5 MeV/c2

A 8,3MeV B.8,1 MeV C 7,9MeV D 7,8 MeV

Câu 29: Khối lượng của hạt nhân 10Be

4 là mBe = 10,0113 u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết của hạt nhân10Be

4 là:

A 64,332 MeV B 6,4332 MeV C 0,064332 MeV D 6,4332 KeV

Câu 30: Khối lượng của hạt nhân 1020Ne là mNe = 19,9870 u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết của hạt nhân 1020Ne là:

A 1,86.105MeV B 1,86.103MeV C 2,99.10−9J D Một giá trị khác

Câu 31: Cho năng lượng liên kết của hạt nhân α bằng 36,4 MeV Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đó bằng

A 18,2 MeV/nuclon B 6,067 MeV/nuclon

C 9,1 MeV/nuclon D 36,4 MeV/nuclon

Câu 32: Biết khối lượng của prôtôn mp = 1,0073u; khối lượng nơtron mn = 1,0087u; khối lượng của hạt nhân Dơteri mD = 2,0136u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân nguyên tử Dơteri 2D

1 là

A 1,12MeV B 2,24MeV C 3,36MeV D 1,24MeV

CHỦ ĐỀ 26 PHÓNG XẠ HẠT NHÂN – PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN

I PHÓNG XẠ HẠT NHÂN

1 Các loại phóng xạ

 Phóng xạ α (24He):

−

−

+ Hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần

hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị

+ Là hạt nhân Hêli (24He), mang điện tích dương (+2e) nên lệch về

phía bản âm khi bay qua giữa hai bản tụ điện

+ Chuyển động với vận tốc cỡ 2.107 m s , / quãng đường đi được

trong không khí cỡ 8 cm, trong chất rắn cỡ vài mm => khả năng đâm xuyên

kém, có khả năng iôn hóa chất khí mạnh

 Phóng xạ β− (-01e):

0

1 1

1 ;

− +

→ +

+ Hạt nhân con tiến ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn và có cùng số khối

+ Thực chất của phóng xạ β− là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một phản hạt nơtrinô ( )ν%: n ® + p e- +% n hay 1 1 0 %

0n→1p+− 1e+ν + Bản chất của phóng xạ β− là hạt electron 0

1 (−e), mang điện tích (-1e) nên bị lệch về phía bản dương của tụ điện

+ Hạt nơtrinô ( )ν không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng và hầu như không tương tác vật chất

+ Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

+ Iôn hóa chất khí yếu hơn tia α

+ Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại

 Phóng xạ β+ (+01e):

0

1 1

1 ;

+ −

→ +

+ Hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn

+ Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prôton biến thành một hạt nơtron, một hạt pôzitron và một hạt nơtrinô ( )ν :

p ® + n e++ v hay 1 1 0

1p→0n++1e+ν + Bản chất của tia phóng xạ β+ là hạt pôzitron (+01e), mang điện tích dương (+e) nên bị lệch về phía bản âm của tụ điện (lệch nhiều hơn tia α và đối xứng với tia β−)

+ Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

+ Iôn hóa chất khí yếu hơn tia α

+ Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại

 Phóng xạ γ (photon)

0 0

Z X → γ+Z X

+ Có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (< 0,01 nm) Là chùm photon có năng lượng cao + Là bức xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch trong điện trường và từ trường

+ Có các tính chất như tia Rơnghen, có khả năng đâm xuyên lớn, đi được vài mét trong bê tông và vài centimet trong chì và rất nguy hiểm

+ Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao E khi chuyển về mức năng m

lượng thấp hơn E thì phát ra năng lượng dưới dạng một photon của tia n γ Vậy phóng xạ γ là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ α, β Không có sự biến đổi hạt nhân trong phóng xạ γ.

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

51

+ Năng lượng gamma phát ra : hc m n

g

e

l

2 Định luật phóng xạ

- Số nguyên tử (hạt nhân) chất phóng xạ còn lại sau thời gian t

02 0

t

t T

N=N - =N e-l

- Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo

thành và bằng số hạt (α hoặc e- hoặc e+) được tạo thành:

0 0(1 t)

- Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t

t

t T

Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu

T là chu kỳ bán rã

ln2 0, 693

k t

T

= là số chu kì bán rã trong thời gian t

λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ

- Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t: D =m m0- m=m0(1- e-l t)

- Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:

0

m

e m

l

-D

=

- Phần trăm chất phóng xạ còn lại:

0 2

t

t T

m

e m

l

-

- Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: 1 1 1 0(1 t) 1 0(1 t)

N

-D

Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành

NA = 6,023.10-23 mol-1 là số Avôgađrô

Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- thì A = A1⇒ m1 = ∆m

- Độ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ,

đo bằng số phân rã trong 1 giây

02 0

t

t T

H=l N =H - =H e-l

H0 = λN0 là độ phóng xạ ban đầu

Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây; Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq

- Thể tích của dung dịch chứa chất phóng xạ : 0 0

2

t T

H

H

=

Với V là thể tích dung dịch chứa độ phóng xạ H

Chu kì bán rã của một số chất

Chất

phóng xạ Cacbon

12

6C Oxi 16

8O Urani 235

92U Poloni 210

84Po Rađi226

88Ra Radon 219

86Ra Iôt 131

53I

Chu kì

bán rã

(T)

7,3.10 năm 138 ngày 1620 năm 4 s 8 ngày

- Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ : trong phương pháp nguyên tử đánh dấu, trong khảo cổ xác định

tuổi cổ vật dựa vào lượng đồng vị cacbon 14C

3 Phản ứng hạt nhân

a Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân Phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại:

- Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt

nhân khác

Trong đó : A là hạt nhân mẹ

C là hạt nhân con

D là tia phóng xạ (a b, , )

- Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác.

A B+ ® +C D

1 1 2 2 3 3 4 4

A

Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn

Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1→ X2 + X3 Với X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β

b Các định luật bảo toàn

- Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4

- Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

- Bảo toàn động lượng: uur uur uur uurp1+p2=p3+p4 hay m1 1v ur + m2 2v ur = m4 3v ur + m4 4v ur

- Bảo toàn năng lượng: KX1+ KX2 +D = E KX3+ KX4

Trong đó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân

1 2

2

K = m v là động năng chuyển động của hạt X

- Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

1 2 3 4

E +E =E +E hay ( m1+ m c2) 2+ K1+ K2= ( m3+ m c4) 2+ K3+ K4

Lưu ý: + Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ.

+ Mối quan hệ giữa động lượng p X và động năng K X của hạt X là: p2X = 2 m KX X

+ Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành

Ví dụ: ur uur uur p = p1+ p2 biết ·

1 2 ( ; p p )

j = uur uur suy ra p2= p12+ p22+ 2 p p cosj1 2

hay m v2 2= m v1 12 2+ m v2 22 2+ 2 m m v v cosj1 2 1 2

hay mK = m K1 1+ m K2 2+ 2 m m K K cosj1 2 1 2

Tương tự khi biết ·

1 1

φ = ( ; ) uur ur p p hoặc ·

2 2

φ = ( ; ) uur ur p p

Trường hợp đặc biệt: uur uur p1^ p2 ⇒ 2 2 2

1 2

p = p + p

Tương tự khi uur ur p1^ p hoặc uur ur p2^ p

K = v = m » A

Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0

c Phản ứng hạt nhân thu năng lượng và tỏa năng lượng

Trong phản ứng hạt nhân

3

1 1 2 2 3 3 4 4

A

Gọi mi là khối lượng của hạt nhân i

D mi là độ hụt khối của hạt nhân i

Năng lượng phản ứng hạt nhân: D =D E mc2

+ Nếu :

 D =m (m1+m2) (- m3+m4) 0>

Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

D =m (m1+m2) (- m3+m4) 0<

Phản ứng hạt nhân thu năng lượng

+ Hay :

 Dm' (= D +Dm1 m2) (- Dm3+Dm4) 0> Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

53

p

ur

1

p

uur

2

p

uur φ

Dm' (= D +Dm1 m2) (- Dm3+Dm4) 0< Phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

d Năng lượng phản ứng

Q= m +m - m +m c = K +K - K +K J

Trong đó đơn vị của m (kg), Q (J)

Nếu đơn vị của m (u), Q (MeV) thì ta có :

Ta có hai trường hợp:

 Q>0 Û m1+m2>m3+m4: Phản ứng tỏa năng lượng

 Q<0 Û m1+m2<m3+m4: Phản ứng thu năng lượng

E CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 2: Độ phóng xạ

A

m T

N = 0 , 693

A

m T

N 0 , 693 0.

0 =

t

e−λ = 02−

* Thời gian tính bằng giây * Đơn vị : 1 Ci = 3,7.1010Bq

Dạng 3: Định luật phóng xạ

* Độ phóng xạ(số nguyên tử, khối lượng) giảm n lần → n

H

H T t

=

= 2 0

H

H = − T t =

2 1 0

%

* Tính tuổi : H = T

t

H0 2− , với H0 bằng độ phóng xạ của thực vật sống tương tự, cùng khối lượng

* Số nguyên tử (khối lượng) đã phân rã : 0( 1 2 T)

t

N

định số hạt nhân đã phân rã bằng số hạt nhân tạo thành

* Vận dụng định luật phóng xạ cho nhiều giai đoạn:

∆ N1 ∆ N2

) 1

0

1

t

e N

0 2

t

e N

Dạng 4 : Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần và bảo toàn động lượng

* Động lượng : p→A+ p→B = p→C+ p→D

* Năng lượng toàn phần : W = Wđsau − Wđtr * Liên hệ : p2 = 2 mWđ * Kết hợp dùng giản đồ vectơ

Dạng 5 : Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng

* WlkX = ( Zmp + Nmn − mX) c2 (là năng lượng toả ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, cũng là năng lượng để tách hạt nhân thành các nucleon riêng rẻ)

*

A

W

lkrX = (hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững)

B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Chọn câu sai Tia α :

A Chuyển động với vận tốc cỡ 2.10 4 m s/ B Làm ion hóa chất khí

C Làm phát quang một số chất D Có khả năng đâm xuyên mạnh

Câu 2: Chọn câu sai Các tia không bị lệch trong điện trường và từ trường là:

A Tia α và tia β B Tia γ và tia β

C Tia γ và tia Rơnghen D Tia β và tia Rơnghen

Câu 3: Chọn câu sai khi nói về tia β

A Mang điện tích âm B Có bản chất như tia X

C Có vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng D Ion hóa chất khí nhưng yếu hơn so với tia α

Câu 4: Chọn câu sai khi nói về tia γ

A Không mang điện tích B Có bản chất như tia X

C Có khả năng đâm xuyên rất lớn D Có vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng

Câu 5: Chọn phát biểu đúng khi nói về tia β−

A Các nguyên tử Hêli bị ion hóa B Các electron

C Sóng điện từ có bước sóng ngắn D Các hạt nhân nguyên tử Hyđro

Câu 6: Một hạt nhân Z AX sau khi phóng xạ đã biến đổi thành hạt nhân Z+A1Y Đó là phóng xạ

A Phát ra hạt α B Phát ra γ C Phát ra β+ D Phát ra β−

Câu 7: Chọn câu sai trong các câu sau:

A Tia α gồm các hạt nhân của nguyên tử Hêli

B Tia β+ gồm các hạt có cùng khối lượng với electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương

C Tia β− gồm các electron nên không phải phóng ra từ hạt nhân

D Tai α lệch trong điện trường ít hơn tia β

Câu 8: Tính chất nào sau đây không phải là tính chất chung của các tia α β γ , ,

A Có khả năng iôn hóa không khí B Bị lệch trong điện trường hoặc từ trường

C Có tác dụng lên phim ảnh D Có mang năng lượng

Câu 9: Điều nào sau đây là sai khi nói về tia α

A Tia α thực chất là hạt nhân nguyên tử Hêli

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện

C Tia α phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng

D Khi đi qua không khí, tia α làm iôn hóa không khí và mất dàn năng lượng

Câu 10: Khi nói về tia α, phát biểu nào sau đây là sai?

A Tia α phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 2000 m/s

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện

C Khi đi trong không khí, tia α làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng

D Tia α là dòng các hạt nhân heli (24He)

Câu 11: Trong phóng xạ α , so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí:

Câu 12: Trong phóng xạ β−, so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí:

Câu 13: Trong phóng xạ β+, so với hạt nhân mẹ trong bản phân loại tuần hoàn thì hạt nhân con có vị trí:

Câu 14: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân

A đều có sự hấp thụ nơtron chậm

B đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng

C đều không phải là phản ứng hạt nhân

D đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

Câu 15: Phát biểu nào sao đây là sai khi nói về độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ)?

A Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ

B Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren

C Với mỗi lượng chất phóng xạ xác định thì độ phóng xạ tỉ lệ với số nguyên tử của lượng chất đó

D Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ phụ thuộc nhiệt độ của lượng chất đó

Câu 16: Hạt nhân 210Po

84 đang đứng yên thì phóng xạ α, ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt α

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

55

A lớn hơn động năng của hạt nhân con.

B chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng động năng của hạt nhân con

C bằng động năng của hạt nhân con

D nhỏ hơn động năng của hạt nhân con

Câu 17: Chọn câu sai:

A Độ phóng xạ đặc trưng cho chất phóng xạ

B Chu kì bán rã đặc trưng cho chất phóng xạ

C Hằng số phóng xạ đặc trưng cho chất phóng xạ

D Hằng số phóng xạ và chu kì bán rã của chất phóng xạ tỉ lệ nghịch với nhau

Câu 18: Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là thời gian sau đó

A Hiện tượng phóng xạ lập lại như cũ

B 1

2 số hạt nhân phóng xạ bị phân rã

C Khối lượng chất phóng xạ tăng lên gấp hai lần khối lượng ban đầu

D Độ phóng xạ tăng gấp một lần

Câu 19: Chọn câu sai trong các câu sau đây khi nói về các định luật bảo toàn mà phản ứng hạt nhân phải tuân

theo:

A Bảo toàn điện tích B Bảo toàn số nuclon

C Bảo toàn năng lượng và động lượng D Bảo toàn khối lượng

Câu 20: Hiện tượng nào dưới đây xuất hiện trong quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử:

A Phát ra tia X B Hấp thụ nhiệt

C Ion hóa D Không có hiện tượng nào trong câu A, B và C

Câu 21: Phản ứng nhiệt hạch là

A sự kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình tạo thành hạt nhân nặng hơn

B phản ứng hạt nhân thu năng lượng

C phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn

D phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

Câu 22: Trong sự phân hạch của hạt nhân 23592U, gọi k là hệ số nhân nơtron Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Nếu k < 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh

B Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ

C Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra

D Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra

Câu 23: Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung định luật phóng xạ

A m m e = 0 λt B m0 = me λt C m m e = 0 λt D 1 0

2

t

m= m e λ

Câu 24: Phương trình của định luật phóng xạ được biểu diễn bởi công thức nào sau:

0 t

N N e

λ

0 t

N N e

λ

=

Câu 25: Chọn câu sai:

A Tổng điện tích của các hạt ở hai vế của phương trình phản ứng hạt nhân bằng nhau

B Trong phản ứng hạt nhân số nuclon được bảo toàn nên khối lượng của các nuclon cũng được bão toàn

C Sự phóng xạ là một phản ứng hạt nhân, chỉ làm thay đổi hạt nhân nguyên tử của nguyên tố phóng xạ

D Sự phóng xạ là một hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, không chịu tác động của các điều kiện bên ngoài

Câu 26: Chất Radi phóng xạ hạt α có phương trình: 22688Ra → + α y xRn

A x = 222, y = 86 B x = 222, y = 84 C x = 224, y = 84 D x = 224, y = 86

Câu 27:Trong phản ứng hạt nhân: 19 1 16

9F+1H→ 8O X+ thì X là:

Câu 28: Trong phản ứng hạt nhân

α α



A proton và electron B electron và Dơtơri

Câu 29: Trong phản ứng hạt nhân

2 2

1 1

D D X p

Na p Y Ne



 + → +