e Tương tác của các hạt sơ cấp - Tương tác hấp dẫn là tương tác giữa các hạt có khối lượng khác không.. Các thành viên này đều quay quanh Mặt Trời cùng một chiều thuận gần như trong một
Trang 1Chương VIII : TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ
I - HỆ THỐNG KIẾN THỨC CƠ BẢN
1 Các hạt sơ cấp
a) Định nghĩa: Các hạt sơ cấp (đôi khi còn gọi là các hạt cơ bản) là những hạt có kích thước và khối lượng nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử Ví dụ như phôtôn, êlectron, prôtôn, nơtron, nơtrinô ν, mêzôn, b) Các đặc trưng của hạt sơ cấp
- Khối lượng nghỉ m0: Các hạt có khối lượng nghỉ bằng không như phôtôn, nơtron; êlectron có khối lượng nghỉ m0 = 9,1.10-31 kg
- Điện tích: Q = ±1 hoặc Q = 0 ; với Q =
e
q
: là số lượng tử điện tích
- Spin: Momen spin đặc trưng cho chuyển động nội tại của vi hạt đó, độ lớn của momen spin này gọi là
số lượng tử spin (kí hiệu là s)
Ví dụ : với êlectron có s =
2
1
; hạt phôtôn có s = 1
- Thời gian sống trung bình: Một số ít hạt sơ cấp là bền (prôtôn, êlectron, phôtôn, nơtrinô) không phân
rã thành hạt khác Còn lại đa số là không bền và phân rã biến thành các hạt khác
Ví dụ : n → p + e- + ~υe (~υe là phản hạt củaυe)
n →π+ + π
-c) Phản hạt: Phần lớn mỗi hạt sơ cấp có cấu tạo thành cặp hạt và phản hạt tương ứng có cùng khối lượng nghỉ điện tích trái dấu nhưng trị số bằng nhau, các hạt không mang điện cũng có phản hạt
d) Phân loại hạt sơ cấp
- Phôtôn có mo = 0
- Leptôn (các hạt nhẹ) có khối lượng từ 0 đến 200 me Ví dụ như êlectron, pôzitrôn…
- Harđrôn (khối lượng trên 200 me)
+ Mêzôn: có khối lượng trên 200 me nhưng nhỏ hơn khối lượng của nuclôn
+ Barion: gồm nhóm nuclôn và nhóm hipêron có khối lượng lớn hơn khối lượng nuclôn
e) Tương tác của các hạt sơ cấp
- Tương tác hấp dẫn là tương tác giữa các hạt có khối lượng khác không
- Tương tác điện từ là tương tác giữa các hạt mang điện với nhau, giữa các phôtôn với hạt mang điện
- Tương tác yếu là tương tác giữa các hạt trong phân rã β
- Tương tác mạnh là tương tác giữa các hađrôn, như tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân
2 Hệ Mặt Trời
Mặt Trời ở trung tâm, tám hành tinh lớn, hàng ngàn tiểu hành tinh, các sao chổi và các thiên thạch Các thành viên này đều quay quanh Mặt Trời cùng một chiều thuận gần như trong một mặt phẳng Mặt Trời
và các hành tinh đều quay quanh mình nó và đều quay theo một chiều thuận (trừ Kim tinh)
a) Mặt Trời là một ngôi sao,có nhiệt độ bề mặt khoảng 6000 K, nhiệt độ trong lòng lên tới vài chục triệu
độ, tại đó có phản ứng nhiệt hạch
b) Các hành tinh: Có 8 hành tinh lớn theo thứ tự từ trong ra ngoài là Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh
- Trái đất : + Bán kính 6400 km
+ Bán kính quĩ đạo quanh Mặt Trời bằng 150.106 km = 1 đơn vị thiên văn
+ Mặt Trăng là vệ tinh của Trái Đất cách Trái Đất 384 000 km, bán kính 1738 km
- Các hành tinh không có vệ tinh là Thủy tinh và Kim tinh
- Sao chổi là loại “hành tinh” là khối khí đóng băng lẫn đá có đường kính vài km chuyển động quanh Mặt Trời theo quĩ đạo elip
- Thiên thạch là những khối đá chuyển động quanh Mặt Trời theo nhiều quĩ đạo khác nhau với tốc độ tới hàng trục km/s
3 Sao và thiên hà
a) Sao: Sao là một khối khí nóng sáng giống như Mặt Trời nhưng ở rất xa chúng ta Có một số sao đặc biệt là sao biến quang, sao mới, sao nơtrôn, punxa, lỗ đen,…
b) Thiên hà: Thiên hà là một hệ gồm nhiều sao và tinh vân quay quanh một tâm Có ba loại thiên hà chính: thiên hà xoắn ốc, thiên hà elip, thiên hà không định hình Thiên hà của chúng ta thuộc loại thiên
hà xoắn ốc chứa vài tỉ sao, có đường kính khoảng 100 nghìn năm ánh sáng, là một hệ phẳng giống như một cái đĩa Hệ Mặt Trời của chúng ta cách trung tâm Thiên hà khoảng 30 nghìn năm ánh sáng
Ngày soạn: 04/04/2011
Tuần: 01
Trang 24 Thuyết Big Bang
- Vũ trụ được tạo ra bởi vụ nổ lớn cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện nay đang dãn nở và lỗng dần
- Định luật Hớp-bơn :
Tốc độ chạy ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta: v = H.d
H = 1,7.10-2 m/(s.năm ánh sáng) : Hằng số Hớp-bơn 1 năm ánh sáng = 9,46.1012 km
****
CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
*******
VẤN ĐỀ I: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ
1 Số hạt nhân nguyên tử N còn lại sau thời gian t phân rã
λ là hằng số phóng xạ: 0,693
T
λ =
k là số chu kỳ bán rã: k = t
T ( t, T phải tính cùng đơn vị)
2 Khối lượng hạt nhân nguyên tử m còn lại sau thời gian t phóng xạ
3 Số hạt nhân nguyên tử ∆Ν và khối lượng nguyên tử ∆m bị phân rã
4.Độ phóng xạ H
Đặt H0 = λ N0 độ phóng xạ ban đầu
10
1 Ci = 3, 7.10 Bq
VẤN ĐỀ II: XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỬ VÀ SỐ KHỐI HẠT NHÂN
A LÝ THUYẾT:
1. Phương trình phản ứng hạt nhân: 1 2 3 4
A
Z X +Z B → ZY +Z C
2. Định luật bảo toàn số khối : A1 + A2 = A3 + A4
3. Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
4. Phóng xạ: ( )4
2He
ZX → He + Z−−Y
5. Phóng xạ: ( )0
1e
β+ +
0
−
6. Phóng xạ: ( )0
1e
β− −
−
0
ZX →− e−+Z+Y
VẤN ĐỀ III: XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG
A LÝ THUYẾT:
1. Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng: E = m.c2
.
0. t
2k
m
0
t
N = N e−λ hoặc 0
2k
N
.
.
t t
e
λ λ
−
−
∆Ν = Ν − Ν = Ν −
0 0
.
t t
λ λ
−
=
Trang 32 Độ hụt khối: ∆ = m m0− = m Z m p+ N m n− m
3 Năng lượng
∆ = − = − = ∆
• Năng lượng liên kết riêng: 0
E E A
∆
∆ =
4 Năng lượng do phản ứng hạt nhân toả ra( hoặc thu vào)
Phương trình: X B + → + Y C
• Nếu M0 > M : Phản ứng toả năng lương
Năng lượng toả ra: 2
0
∆ = −
• Nếu M0 < M : Phản ứng thu năng lượng
Năng lượng thu vào: 2
∆ = −
5 Các đơn vị
30
30 2
MeV
kg c
−
=
I- BÀI TẬP: A- CHƯƠNG 8
8.1 Các loại hạt sơ cấp là
A phơtơn, leptơn, mêzơn và hađrơn B phơtơn, leptơn, mêzơn và barion
C phơtơn, leptơn, barion và hađrơn D phơtơn, leptơn, nuclơn, hipêrơn
8.2 Khi nĩi về phơtơn, phát biểu nào sau đây là sai ?
A Mỗi phơtơn cĩ một năng lượng xác định B Phơtơn luơn chuyển động với tốc độ rất lớn trong khơng khí
C Tốc độ của các phơtơn trong chân khơng là khơng đổi D Động lượng của phơtơn luơn bằng khơng
8.3 Phơtơn cĩ khối lượng nghỉ
A nhỏ hơn khối lượng nghỉ của êlectron B khác 0 C nhỏ khơng đáng kể D bằng 0
8.4 Pơzitron là phản hạt của
8.5 Phơtơn cĩ phản hạt là
8.6Phát biểu nào sau đây là sai?
A Êlectron là hạt sơ cấp cĩ điện tích âm B Êlectron là một nuclon cĩ điện tích âm
C Mỗi hạt sơ cấp cĩ một phản hạt; hạt và phản hạt cĩ khối lượng bằng nhau
D Hạt và phản hạt cĩ độ lớn điện tích bằng nhau nhưng trái dấu
8.8 Nơtrinơ ν là hạt sơ cấp
A khơng mang điện B mang điện tích âm C mang điện tích dương D cĩ tên gọi khác là nơtron
8.9 Trong các hành tinh sau đây thuộc hệ Mặt Trời, hành tinh nào gần Mặt Trời nhất?
A Trái Đất B Mộc tinh (Sao Mộc) C Thổ tinh (Sao Thổ) D Kim tinh (Sao Kim)
8.10.Trong hệ Mặt Trời, thiên thể nào sau đây khơng phải là hành tinh?
A Mặt Trăng B Trái Đất C Hỏa tinh (Sao Hỏa) D Mộc tinh (Sao Mộc)
8.11 Trong các hành tinh sau đây thuộc hệ Mặt Trời, hành tinh nào xa Mặt Trời nhất?
A Trái Đất B Mộc tinh (Sao Mộc) C Thổ tinh (Sao Thổ) D Thủy tinh (Sao Thủy)
8.12 Trong các hành tinh sau đây thuộc hệ Mặt Trời, hành tinh nào khơng cĩ vệ tinh?
A Trái Đất B Mộc tinh C Thổ tinh D Thủy tinh
8.13 Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về hệ Mặt Trời?
A Mộc tinh là một ngơi sao trong hệ Mặt Trời B Trái đất là một hành tinh trong hệ Mặt Trời
C Kim tinh là một hành tinh trong hệ Mặt Trời D Mặt Trời là một ngơi sao
8.14 Tính theo đơn vị thiên văn, đường kính của hệ Mặt Trời vào cỡ
8.15 Đường kính của một thiên hà vào cỡ
0
M
123
M
123
Trang 4C 1000 000 năm ánh sáng D 10 000 000 năm ánh sáng.
8.16 Các thành phần trong hệ Mặt Trời chuyển động quay quanh Mặt Trời
A ngược chiều tự quay của Mặt Trời, khơng như một vật rắn
B cùng chiều tự quay của Mặt Trời, khơng như một vật rắn
C ngược chiều tự quay của Mặt Trời, như một vật rắn
D cùng chiều tự quay của Mặt Trời, như vật rắn
8.17 Do sự phát bức xạ nên mỗi ngày (86400 giây) khối lượng Mặt Trời giảm một lượng 3,744.1014 kg Biết vận tốc ánh sáng trong chân khơng là 3.108 m/s Cơng suất bức xạ (phát xạ) trung bình của Mặt Trời bằng A 6,9.1015 MW B 3,9.1020 MW C 4,9.1040 MW D 5,9.1010 MW
7.18 Trong hệ Mặt Trời các hành tinh đều quay quanh Mặt Trời theo một chiều thuận Hành tinh nào sau đây quay quanh mình nĩ khơng theo chiều thuận?
A Thủy tinh B Hỏa tinh C Kim tinh D Hải Vương tinh
8.19 Mặt Trời thuộc loại sao nào dưới đây ?
C Sao trung bình giữa chắt trắng và kềnh đỏ D Sao nơtron
8.20 Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo gần trịn cĩ đường kính vào khoảng A.
15.106 km B 15.107 km C 3.109 km D 3.108 km
7.21 Khối lượng Mặt Trời vào cỡ bao nhiêu ?
A 6.1026 kg B 2.1029 kg C 2.1030 kg D 2.1031 kg
8.22 Đường kính Trái Đất bằng
7.23Hãy chỉ ra cấu trúc khơng là thành viên một thiên hà?
8.24 Độ dịch về phía đỏ của vạch quang phổ λ của một quaza là 0,16 λ Tốc độ rời xa ta của quaza này
là A 48 000 km/s B 36 000 km/s C 42 km/s D 35 km/s
8.25 Mặt Trời ở cách tâm Ngân hà 26 000 năm ánh sáng Nĩ chuyển động quanh tâm này với tốc độ
250 km/s Tốc độ gĩc của phần Ngân hà quanh mặt trời là
A 1,01.10-15 rad/s B 6,16.10-19 rad/s C 6,5.106 rad/s D 9,8.1014 rad/s
CHƯƠNG 7
Câu 1: Thành phần cấu tạo của hạt nhân 60Co
27 là:
A Có 27 nơtrôn và 60 nuclôn và 27 êlectrôn B Có 27 prôtôn và 33 nơtrôn
C Có 27 prôtôn và 60 nuclôn D Có 27 nơtrôn và 60 nuclôn
Câu 2: Đồng vị của HN 7Li
3 là hạt nhân có:
A Z= 4; A= 7 B Z= 3; A= 6 C Z= 3; A= 8 D Cả B, C đúng
Câu 3: Khối lượng nguyên tử của HN hêli 3He
2 bằng:
A 1 u B 2 u C 3 u D 4 u
Câu 4: Kí hiệu của nguyên tử mà HN của nó chứa 8 prôtôn và 9 nơtrôn là:
A 17O
8 B 8O
17 C 8O
9 D 17O
9 2- Sự phóng xạ hạt nhân:
Câu 1: Pôlôni 210Po
84 phóng xạ tia α tạo thành HN X: 210Po
84 → α + X
A X là hạt nhân 206Pb
82 B X là hạt nhân có Z= 82; A= 124
C X là hạt nhân có 82 prôtôn và 124 nơtrôn D X là hạt nhân có 206 nuclôn
Câu 2: Phóng xạ β+ là do:
A Prôtôn trong HN bị phân rã phát ra B Nơtrôn trong HN bị phân rã phát ra
C Do nuclôn trong HN bị phân rã phát ra D Cả A, B, C đều sai
Câu 3: Trong phóng xạ γ ạht nhân con:
A Tiến 2 ô trong bảng HTTH B Lùi 1 ô trong bảng HTTH
C Tiến 1 ô trong bảng HTTH D Không thay đổi vị trí trong bảng HTTH
Câu 4: Trong quá trình biến đổi HN, HN 238U
92 chuyển thành HN 234U
92 đã phóng ra:
A một 8O
9 và 2 prôtôn; B một hạt α và 2 êlectrôn
C một hạt α và 2 nơtrôn; D một hạt α và 2 pôzitrôn
Trang 5Câu 5: Đồng vị phóng xạ 27Si
14 chuyển thành 27Al
13 đã phóng ra
A hạt α; B hạt pôzitrôn (β+); C êlectrôn (β−) ; D prôtôn
3- Định luật phóng xạ:
Câu 1: Chu kì bán rã của một đồng vị phóng xạ bằng T Tại thời điểm ban đầu mẫu chứa N0 hạt nhân Sau khoảng thời gian 3T, trong mẫu:
A Còn lại 25% (1/4) số HN N0; B đã bị phân rã 25%số HN N0;
C còn lại 12,5% (1/8) số HN N0; D đã bị phân rã 1,25%số HN N0;
Câu 2: Chu kì bán rã của một đồng vị phóng xạ bằng T Tại thời điểm ban đầu mẫu chứa N0 hạt nhân sau các khoảng thời gian T/2, 2T và 3T, số HN còn lại lần lượt là bao nhiêu?
9
,
4
,
2
0 0
N
B ;
8
, 4
, 2
0 0
N
C ;
4
, 2
, 2
0 0
N
D ;
16
, 6
, 2
0 0
N
Câu 3: Hằng số phóng xạ λ và chu kì bán rã T liên hệ với nhau bởi hệ thức:
A λT =ln2 B λ =Tln2 C
693 , 0
T
=
λ D
T
693 , 0
−
=
Câu 4: Định luật phân rã phóng xạ được diễn tả theo công thức nào?
A N = N0eλt; B N = N0e λt; C N N e t
λ
= 0 ; D N N et
λ
0
Câu 5: Thời gian bán rã của 90Sr
38 là T= 20 năm Sau 80 năm, số phần trăm HN còn lại chưa phân rã bằng :
A gần 25% B gần 12,5%; C gần 50%; D 6,25%
Câu 6: Một lượng chất phóng xạ sau 42 năm thì còn lại 1/8 khối lượng ban đầu của nó Chu kì bán rã của
chất phóng xạ đó là:
A 5,25 năm; B 14 năm; C 21 năm; D 126 năm
Hướng dẫn
Câu 7 (9.13/93- Sách hướng dẫn ôn tập)
4- PHẢN ỨNG HẠT NHÂN:
Câu 1: Trong ptpư hạt nhân: 10B + n → X + α
5 Ở đây X là hạt nhân nào?
A 7Li
3 ; B 6Li
3 ; C 9Be
4 ; D 8Be
4 ;
Câu 3: Ptpư HN nào dưới đây không đúng?
A H Li He 4He
2
4 2
7
3
1
1 + → + B Pu n Xe Zr 1n
0
97 40
144 54
1 0
238
C B H Be 4He
2
8 4
1
1
11
5 + → + D He Al P 1n
0
30 15
27 13
4
Câu 4: Phương trình phóng xạ: + → +93 + 3 + 7 β−
41
235
A Z= 58; A= 143; B Z= 44; A= 140; C Z= 58; A= 143; D Z= 58; A= 139
5- Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng- Độ hụt khối- năng lượng hạt nhân:
Câu 1: Biết khối lượng của HN 10Be
4 là 10,0113u, mn=1,0086u, mp= 1,0072u Độ hụt khối của hạt nhân
Be
10
4 là:
A 0,9110 u; B 0,0811 u; C 0,0691 u; D 0,0561 u
Câu 2: Klượng HN của 3He
2 và 2H
1 lần lượt là 3,01493 u và 2,01355 u mn=1,008665 u; mp=1,007325 u
A Năng lượng liên kết riêng của HN Hêli là 2,6 MeV/nuclôn
B Năng lượng liên kết riêng của HN Hiđrô là 1,1 MeV/nuclôn
C Hạt nhân heli bền vững hơn Hn Hiđrô
D Hạt nhân Hiđrô bền vững hơn Hn Hêli
04/04/2011 Nguyễn Quang Nhân