Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh , nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm [r]
Trang 1CHUYÊN ĐỀ XÁC ĐỊNH ĐỘNG NĂNG NGUYÊN TỬ TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Xét một hạt nhân khối lượng m, chuyển động với vận tốc v thì động năng và động lượng của
hạt tương ứng là:
2
2
1
2
2
K mv
P
K
m
=
=
Xét một phản ứng hạt nhân:
Z X + Z X →Z X + Z X
Để tìm động năng của mỗi hạt, phương pháp chung như sau:
- Bước 1: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối, viết phương trình phản ứng
- Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng với trình tự:
+ Viết biểu thức vecto bảo toàn động lượng
+ Căn cứ vào các thông số về phương chiều chuyển động của mỗi hạt đầu bài cho, biểu diễn
các vecto động lượng lên sơ đồ hình vẽ
+ Từ hình vẽ, suy ra mối liên hệ hình học giữ các đại lượng, kết hợp hệ thức động năng để rút
ra phương trình liên hệ giữa các động lượng hoặc động năng (1)
- Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần, ta được phương trình: K1 + K2 +
(m1 + m2).c2 = K3 + K4 + (m3 + m4).c2(2)
- Bước 4: Kết hợp giải hệ (1),(2) thiết lập ở trên ta được nghiệm của bài toán
Chú ý: Với những bài chỉ có một ẩn số, ta có thể chỉ cần sử dụng một trong 2 bước trên là đủ
để giải được bài toán
2 VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một nơtơron có động năng Kn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản
0n+3Li→ +2He Cho mn = 1,00866 u; mX = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u
Trang 2Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X Tìm động năng của hạt nhân X và hạt He,
góc hợp bởi hạt X và nơtơron
Giải
Bước 1: Phương trình phản ứng:
0n+3Li→ +X 2He
Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
0
n Li He X
Biểu diễn các vecto động lượng như hình vẽ, ta được:
n He X
n n He He X X
p p p
m K m K m K
= +
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
1,1 0 (1, 00866 6, 00808)931,5
(4, 0016 3, 01600).931,5(2)
He X
Bước 4: Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:
3 0, 3 0,1
K K K
MeV
K K K
Tính góc hợp bởi Px, Pn:
Ta có:
. 4, 0016 0, 2
3, 01600 0,1
o
He He He
P m K u
P m K u
Ví dụ 2: Hạt nhân 226
88Ra đứng yên phân rã thành hạt α và hạt nhân X (không kèm theo tia γ)
Biết năng lượng mà phản ứng tỏa ra là 3,6 MeV và khối lượng của các hạt gần bằng số khối
của chúng tính ra đơn vị u Tính động năng của hạt α và hạt nhân X
Giải
Trang 3Bước 1: Phương trình phản ứng:
88Ra→2+ 89Rn
Bước 2: Theo định luật bảo toàn động lượng:
0
X
X X
X
X
p p
m K m K
m
K K
m
+ =
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
KRn + mRnc2 = K α + KX + (mHe + mX)c2
Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là:
X X
X
m m
E K K K
m
+
= + =
Bước 4:
222.3, 6
3, 536
4 222
0, 064
X X
X
X
m E
m m
m
K K MeV
m
3 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây ra phản ứng :
13Al 15P n
Phản ứng này thu năng lượng Q = 2,7 MeV Biết hai hạt sinh ra có cùng vận tốc, tính động
năng của hạt α (coi khối lượng hạt nhân bằng số khối của chúng)
A 1,3 MeV
B 13 MeV
C 3,1 MeV
D 31 MeV
Câu 2: Dùng hạt α bắn phá hạt nhân nitơ đang đứng yên thì thu được một hạt prôtôn và hạt
nhân ôxi theo phản ứng:
Trang 44 14 17 1
2+ 7N→ 8O+1p
Biết khối lượng các hạt trong phản ứng là: mα = 4,0015 u; mN = 13,9992 u; mO = 16,9947 u;
mp = 1,0073 u Nếu bỏ qua động năng của các hạt sinh ra thì động năng tối thiểu của hạt α là
A 1,503 MeV
B 29,069 MeV
C 1,211 MeV
D 3,007 Mev
Câu 3: Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 9
4Be đang đứng yên Phản
ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của
prôtôn và có động năng 4 MeV Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính
theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng Năng lượng tỏa ra trong phản ứng
này bằng
A 3,125 MeV
B 4,225 MeV
C 1,145 MeV
D 2,125 MeV
Câu 4: Hạt nhân 234
92U là chất phóng xạ α Biết năng lượng tỏa ra trong một phản ứng phóng xạ
khi hạt nhân 234
92U đứng yên là 14,15 MeV Coi khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số
khối Tính động năng của hạt α
A 13,7 MeV
B 12,9 MeV
C 13,9 MeV
D 12,7 MeV
Câu 5: Hạt nhân 238
92U đứng yên phân rã α thành hạt nhân 234
90Th Coi khối lượng hạt nhân tính
theo đơn vị u bằng số khối Hỏi động năng của hạt α bằng bao nhiêu % của năng lượng phân
rã?
A 1,68%
B 98,3%
C 81,6%
D 16,8%
Trang 5Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức
Tấn
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh
Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc
Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí