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 SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
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
=
=
Xét một phản ứng hạt nhân:
1 2 3 4
1 1 2 2 3 3 4 4
Z X + Z X →Z X + Z X
Để tìm áp dụng định luật bào toàn động lượng trong các phản ứng, sử dụng 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 lượng 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: Cho prôtôn có động năng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 7
3Li đứng yên Sau
phản ứng xuất hiện hai hạt X giống nhau, có cùng động năng và có phương chuyển động hợp với phương chuyển động của prôtôn góc Φ như nhau Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0142u;
Trang 2mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2 Coi phản ứng không kèm theo phóng xạ gamma giá trị của
góc Φ là bao nhiêu?
Giải
- Phương trình phản ứng:
1 7 4 4
1H+3Li→ 2X+2X
mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u Năng lượng phản ứng toả ra :
ΔE = (8,0215 - 8,0030)uc2 = 0,0185uc2 = 17,23 MeV
2KX = KP + ΔE = 19,48 MeV → KX =9,74 MeV
- Tam giác OMN:
2 2 2
2 cos 2 1 cos
1 2.1.0073.2, 25
0,1206
2 2.4, 0015.9, 74
X X P X P
p p P
m K P
Suy ra φ = 83,07ο
Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân:
1 6 3
0n+3Li→1H+
Hạt nhân 6
3Li đứng yên, nơtron có động năng Kn = 2 MeV Hạt α và hạt nhân 3
1H bay ra theo
các hướng hợp với hướng tới của nơtron những góc tương ứng bằng θ = 15ο và Φ = 30ο Lấy tỉ số giữa các khối lượng hạt nhân bằng tỉ số giữa các số khối của chúng Bỏ qua bức xạ
Trang 32 2
sin
n n
m K
m
− −
Theo định luật bảo toàn năng lượng:
Kn + ΔE = KH + Kα
→ ΔE = KH +Kα - Kn = 1,66MeV
3 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Một hạt nhân của chất phóng xạ A đang đứng yên thì phân rã tạo ra hai hạt B và C Gọi
mA, mB, mC là khối lượng nghỉ của các hạt A, B, C và c là tốc độ ánh sáng trong chân không
Quá trình phóng xạ này tỏa ra năng lượng Q Biểu thức nào sau đây đúng?
2
2 2
A B C
A B C
A B C
Q
c
Q
c Q
c
Câu 2: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 7
3Li đứng yên Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau
bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau
là 60º Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó Tỉ số giữa tốc
độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là
Câu 3: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y Gọi m1 và m2, v1 và v2,
K1 và K2 tương ứng là khối lượng, tốc độ, động năng của hạt α và hạt nhân Y Hệ thức nào sau đây là đúng ?
Trang 41 1 1
2 2 2
2 2 2
1 1 1
1 2 1
2 1 2
1 2 2
2 1 1
A
B
C
A
Câu 4: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y Biết hạt nhân
X có số khối là A, hạt α phát ra tốc độ v Lấy khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó tính theo đơn vị u Tốc độ của hạt nhân Y bằng
4
4
2
4
4
4
2
4
v
A
A
v
B
A
v
C
A
v
D
A
+
−
−
+
Trang 5
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 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