http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
A + B → C + D.
1
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
I.KIẾN THỨC. * Phản ứng hạt nhân + Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. + Phản ứng hạt nhân thường được chia thành hai loại: - Phản ứng tự phân rã một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác. - Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác. Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B → C + D Trong trường hợp phóng xạ: A → B + C * Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân + Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) : Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. + Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ): Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm. + Định luật bảo toàn động lượng: Véc tơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng véc tơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm. * Năng lượng trong phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: Gọi mo = mA + mB và m = mC + mD. Ta thấy m0 ≠ m. + Khi m0 > m: Phản ứng tỏa ra một năng lượng: W = (m0 – m)c2. Năng lượng tỏa ra này thường gọi là năng lượng hạt nhân. Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân ban đầu. + Khi m0 < m: Phản ứng không thể tự nó xảy ra. Muốn cho phản có thể xảy ra thì phải cung cấp cho các hạt A và B môït năng lượng W dưới dạng động năng. Vì các hạt sinh ra có động năng Wđ nên năng lượng cần cung cấp phải thỏa mãn điều kiện: W = (m – m0)c2 + Wđ. Các 1 hạt nhân sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
2. m c
∆ = ∆
kém bền vững hơn các hạt nhân ban đầu. Cách 1: Tính theo khối lượng
+ ∆ =
+
E K
K
K
W −
( m0 – m)c2
đsau W
đtr
X
X
X
X
1
2
3
4
=> E∆ =
E mo: Khối lượng các hạt trước phản ứng m: Khối lượng các hạt sau phản ứng Cách 2 : Tính theo động năng + Bảo toàn năng lượng: + K Trong đó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân
=
K
X
2 m v x x
1 2
là động năng chuyển động của hạt X
Cách 3: Tính theo năng lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối
lktrE
lkrsauE
- ∆E =
=> ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 => ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 => ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 Trong đó các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε1, ε2, ε3, ε4. Năng lượng liên kết tương ứng là ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 - Lượng nhiên liệu cần đốt để tạo ra năng lượng tương đương dựa trên công thức Q = m.q = ∆E trong đó q là năng suất tỏa nhiệt ( j/kg) II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
+
+
→
X
X
X
X
A 3 Z
A 2 Z
A 4 Z
2
1
3
4
2
A 1 Z 1
3
4
BÀI TOÁN 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
7 3 Li đứng yên, sinh ra hai
PHƯƠNG PHÁP: * Phương trình phản ứng: 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 X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β Các em áp dụng 2 luật bảo toàn + Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
)
+ → +
VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Hạt proton có động năng Kp = 2 MeV, bắn vào hạt nhân ( hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: 7 Li X X . Viết phương trìng đầy đủ của phản ứng. 3P
P
Li + →
7 3
1 1
A 2. X z
2 He
P
He
Li + →
+
HD: Ta có Áp dụng định luật bảo toàn số nuclôn => 1+7 = 2.A =>A= 4 => 4 Áp dụng định luật bảo toàn điện tích => 1+ 3 = 2.Z => Z=2
He
1 1
7 3
4 2
4 2
2
2
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
(cid:1) phương trình
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
β
α
α
α
U
Th
U
β → → → → →
Ra
P a
U
He
Th
+
4 2
238 92
234 90
α → −β
Th
Pa
→ +
234 90
234 91
0 e 1 −
−β
Pa
U
→ +
234 91
234 92
0 e 1 −
U
He
Th
α →
+
4 2
234 92
230 90
Th
He
+
α →
4 2
230 90
−β
−β
VD2: Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ sau đây: 238 Th 92 Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ này (ghi thêm Z và A của các hạt nhân) HD: Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ
266 Ra 88 − ; α β Tìm số phóng xạ Giả sử có x phóng xạ α và y phóng xạ Ta có 4x = 238 – 206 => x = 8. Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = 6. Vậy có 8 phân rã α và 6 phân rã VD3: Hoàn thành các pt sau:
17
B X
n X
+ → +
+ → +
10 5
8 Beα 4
8O p
Na
X
p
X p
n
+ → +
+ → +
20 10
23 11
27 18
A
A
4 8
2
=
⇒
2
Z
+ = + Z 2 4
1
+
= +
=
10 5
2. 1. Ne Ar 4. 3.
He
+ →
10 5
2 B D 1
4 2
8 4
1 D
n
F
+ → +
17 8
1 O H 1
1 0
17 8
1.Áp dụng định luật bảo toàn:=> => Be + =>
Na H
He
Ne
+ →
+
4 2
20 10
23 11
1 1
2.
Cl H
n
Ar
+ → +
37 17
1 1
1 0
27 18
7 N đứng yên thì thu được một hạt prôton và một hạt nhân X.
3.
7 N → 1
8 O. Hạt nhân con là đồng vị của ôxy cấu tạo bởi
1p + 17
2 He + 14 17 nuclôn trong đó có 8 prôtôn và 8 nơtron.
4. VD4. Bắn hạt α vào hạt nhân 14 Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo của hạt nhân X. HD: Phương trình phản ứng: 4
92
206 82
→ Pb + xα + yβ- . Tính x và y.
206
92
16
−
−
VD5. Phản ứng phân rã của urani có dạng: U238 HD:
238 − 4
82 1 −
3
3
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
= 8; y = = 6 Ta có: x =
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
15
phóng xạ β- và biến đổi thành lưu huỳnh (S). Viết phương trình của sự
VD6. Phốt pho P32 phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lưu huỳnh. HD:
15 P → 0
16 S. Hạt nhân lưu huỳnh 32
16 S có cấu tạo gồm 32 nuclôn, trong đó có 16
1− e + 32
Ta có: 32
1 D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt nhân X và một
1 T và đơtri 2
0 n + 4
1 T + 2
1 D → 1
2 He. Hạt nhân 4
2 He là hạt nhân heeli (còn gọi là hạt
11 Na phân rã β– và biến thành hạt nhân X . Số khối A và nguyên tử số Z có
prôtôn và 16 nơtron.
11Na → X + 0
1− β– .
C. A = 24 ; Z =12 D. A = 24 ; Z = 11
82 Pb + x 4
1− β– tìm y?
VD7. Hạt nhân triti 3 hạt nơtron. Viết phương trình phản ứng, nếu cấu tạo và tên gọi của hạt nhân X. HD: Phương trình phản ứng: 3 α), có cấu tạo gồm 4 nuclôn, trong đó có 2 prôtôn và 2 nơtron. VD8 . Hạt nhân 24 giá trị A. A = 24 ; Z =10 B. A = 23 ; Z = 12 HD - Từ đề bài, ta có diễn biến của phản ứng trên là : 24 - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được : X có Z = 11 – (-1) = 12. 12 Mg ). ⇒ Chọn đáp án C.
x
y
x
D. y = 8
32
.0
2 He + y 0 C. y = 6 8 =
+
=
−
⇔
⇔
238 = y
y
x
).1(
10
10
82
92
6
2
2
y =−
−+
=
=
−
=
90 Th biến đổi
82 Pb ?
90 Th → 208
82 Pb + x 4
2 He + y 0
1− β– .
x
x
y
208
24
.0
6
6
4
+
=
=
−
⇔
⇔
VD9 : Cho phản ứng 238 A. y = 4 x 4 206 HD: . giá trị y = 6. ⇒ Chọn : C và số khối A = 24 – 0 = 24 ( nói thêm X chính là 24 92 U → 206 B. y = 5 8 = x
232 = y
y
x
2
2
8
4
90
82
).1(
=
−
=
=
y =−
−+
. VD10. Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và bao nhiêu lần phóng xạ β– thì hạt nhân 232 thành hạt nhân 208 A. 4 lần phóng xạ α ; 6 lần phóng xạ β– B. 6 lần phóng xạ α ; 8 lần phóng xạ β– C. 8 lần phóng xạ ; 6 lần phóng xạ β– D. 6 lần phóng xạ α ; 4 lần phóng xạ β– HD . - Theo đề ta có quá trình phản ứng : 232 - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được : x = x
X là hạt nhân ?.
1T , α ≡ 4
2 He , 1
0 n .
C. Triti
8 Vậy có 6 hạt α và 4 hạt β – . ⇒ Chọn đáp án : D. VD11. Cho phản ứng hạt nhân : T + X → α + n D. Đơtơri A.nơtron B. proton HD: - Ta phải biết cấu tạo của các hạt khác trong phản ứng : 3 - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được : X có điện tích Z = 2 + 0 – 1 = 1 & số khối A = 4 + 1 – 3 = 2 . Vậy X là 2
1D ⇒ Chọn : D
25 Mn ta thu được đồng vị phóng xạ 56
25 Mn .
4
4
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
VD12 Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền 55 Đồng vị phóng xạ 56 Mn có chu trì bán rã T = 2,5h và phát xạ ra tia β-. Sau quá trình bắn phá 55Mn bằng nơtron kết thúc người ta thấy trong mẫu trên tỉ số giữa số nguyên tử 56 Mn và số lượng nguyên tử 55Mn = 10-10. Sau 10 giờ tiếp đó thì tỉ số giữa nguyên tử của hai loại hạt
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
trên là:
25 Mn giảm, cò
A. 1,25.10-11 B. 3,125.10-12 C. 6,25.10-12 D. 2,5.10-11
25 Mn giảm 24 = 16
Mn
56
HD: Sau quá trình bắn phá 55 Mn bằng nơtron kết thúc thì số nguyên tử của 56 số nguyên tử 55
Chọn C
N N
25 Mn không đổi, Sau 10 giờ = 4 chu kì số nguyên tử của 56 10 10− 16
Mn
55
lần. Do đó thì tỉ số giữa nguyên tử của hai loại hạt trên là: = = 6,25.10-12
+
→
+
X
X
X
X
A 2 Z
A 3 Z
A 4 Z
1
2
3
4
A 1 Z 1
2
3
4
BÀI TOÁN 2: NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG, NHIÊN LIỆU CẦN ĐỐT
2. m c
∆ = ∆
Phương pháp Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân Cách 1: Tính theo khối lượng
+ ∆ =
+
E K
K
W −
( m0 – m)c2
X
X
X
X
đsau W
đtr
1
2
3
4
=> E∆ =
E mo: Khối lượng các hạt trước phản ứng m: Khối lượng các hạt sau phản ứng Cách 2 : Tính theo động năng + Bảo toàn năng lượng: + K K Trong đó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân
=
K
X
2 m v x x
1 2
là động năng chuyển động của hạt X
Cách 3: Tính theo năng lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối
lktrE
lkrsauE
2
D
1T
1
- ∆E =
=> ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 => ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 => ∆E = A3ε3+A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 Trong đó các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε1, ε2, ε3, ε4. Năng lượng liên kết tương ứng là ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 - Lượng nhiên liệu cần đốt để tạo ra năng lượng tương đương dựa trên công thức Q = m.q = ∆E trong đó q là năng suất tỏa nhiệt ( j/kg) VÍ DỤ MINH HỌA VD1: . Cho phản ứng hạt nhân: 3 + → + . Biết mT = 3,01605u; mD = 2,01411u; mα = nα 4,00260u; mn = 1,00867u; 1u=931MeV/c2.Năng lượng toả ra khi 1 hạt α được hình thành là: C. 11,04MeV A. 17,6MeV B. 23,4MeV D. 16,7MeV
HD: Ta có Mo = mT + mD = 5,03016u và M = mn + mα = 5,01127u
= 17,58659 ≈ 17,6MeV
5
Năng lượng toả ra: ∆E = (Mo – M).c2
5
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
VD2: ĐH 2011Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02 u. Phản ứng hạt nhân này A. thu năng lượng 18,63 MeV. B. thu năng lượng 1,863 MeV.
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
D. tỏa năng lượng 18,63 MeV.
C. tỏa năng lượng 1,863 MeV. HD:
4
VÌ m0 < m : phản ứng thu năng lượng. Năng lượng phản ứng thu vào : W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV
p
He
+→+
VD3. ĐH 2010 Dùng một proton có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân Be9 đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt nhân α. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của proton 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 D. 2,125 MeV C. 1,145 MeV
1 1
4 2
6 3
HD: B. 4,225 MeV 9 Be 4
=
+
P p
P Li
P α
2
⇒
⇒
W
MeV
575,3
=
=
+
=
Li W = Wđα + WđLi - Wđp = WđLi - 1,45 (MeV)
P Li
2 P ⇔+ p
Wm Li
dLi
Wm d
Wm p
dp
dLi
2 P α
αα
⊥
P p
P α
u
mu ;
,4
,1
mu ;
0073
0087
,1
=
=
=
AĐLBTĐL
C
p
n
α
2
cMev
/
931
VD4: Biết khối lượng của các hạt nhân
6
u = 1 vị Jun là
⇒ W = 2,125 MeV ⇒ đáp án D m mu 000,12 0015 ; . Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân C12 và thành ba hạt α theo đơn
12C (cid:2) 3 He
Ar
n
C. 6,7.10-17 J A. 6,7.10-13 J D. 6,7.10-19 J
1 HCl 1
37 17
37 18
1 0
phản ứng trên tỏa hay thu bao nhiêu năng
B. 6,7.10-15 J HD: Năng lượng phá vở một hạt C12 thành 3 hạt He: W = (3.4,0015 – 12). 931= 4.1895MeV = 4,1895. 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J => Chọn A VD5 : Cho phản ứng hạt nhân: +→+ lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 HD:
2 He + 20
1 D → 4
∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV => Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV
VD6: Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân urani 234U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori 230Th. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,10 MeV; của 234U là 7,63 MeV; của 230Th là 7,70 MeV. HD . Ta có: W = 230.εTh + 4.εHe - 234.εU = 13,98 MeV. VD7:Thực hiện phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + 2 10 Ne . Biết mNa = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u. Phản úng trên toả hay thu một năng lượng bằng bao nhiêu J ? A.thu 2,2375 MeV B. toả 2,3275 MeV. C.thu 2,3275 MeV D. toả 2,2375 MeV HD:
6
6
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
Ta có năng lượng của phản ứng:∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = 2,3275 MeV> 0 => phản ứng toả năng lượng ⇒ Chọn B.
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
Cl X n
Ar
37 18
37 17
+ → + 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ. Xác định tên hạt nhân X. 2) Phản ứng tỏa hay thu năng lượng. Tính năng lượng tỏa (hay thu) ra đơn vị MeV.
m
36,9566u; m
m 1, 0073u;1u 931
=
=
=
=
=
VD8: Cho phản ứng hạt nhân:
36,9569u; m 1, 0087u;
Cl
n
Ar
X
MeV 2 c
n
X
Cl
+ → +
Ar
1 0
A Z
37 17
37 18
Cl H
n
+ → +
= 1
Ar
1X H (Hiđrô)
37 17
37 18
1 0
1 1
Cho
1M và
2M của hạt trước và sau phản ứng là
m
HD:
+
M m = 1
Cl
H
=
+
=
37,9639u 37,9656u =>
M M
n
2
Ar
2
2
2
1
2
M m m => phản ứng thu năng lượng ∆ = E 0,0017uc ×
=
≈
<1 E (M M )c − 0,0017 931MeV 1,58MeV
1) Phản ứng hạt nhân: Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = 1 + 37 => A = 1 Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1 Vậy 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng =
Thay số ∆ =
+ = +
+
=
+
m
m
(cid:1)(cid:2) v 2 2
(cid:1)(cid:2) v 4 4
(cid:1)(cid:2) v 4 3
m +
(cid:1)(cid:1)(cid:2) p 2 + K
(cid:1)(cid:2) v 1 1 K
(cid:1)(cid:1)(cid:2) p 1 K
m
X
X
X
X
1
2
3
4
BÀI TOÁN 3: ĐỘNG NĂNG , VẬN TỐC, GÓC TẠO BỞI CÁC HẠT
=
K
PHƯƠNG PHÁP (cid:1)(cid:1)(cid:2) (cid:1)(cid:1)(cid:2) + Bảo toàn động lượng: p hay p 4 3 + Bảo toàn năng lượng: + ∆ = E K ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân; ∆E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2
X
2 m v x x
1 2
=
p
2
2 X
X
là động năng chuyển động của hạt X
Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng.
(cid:1)(cid:1)(cid:2) = + p 1
2
(cid:1)(cid:1)(cid:2) 1p
p
2
2
2
2 +
mv
(cid:1)(cid:1)(cid:2) biết ϕ = p 2 = + + 2 2 p p 2 1 = ) (
)
(
)
- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: m K X - Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành (cid:1)(cid:2) p
(
(cid:1)(cid:1)(cid:2) (cid:1)(cid:1)(cid:2) (cid:3) ,p p 1 2 p p cosϕ 1 2 + m v 2 2
m m v v cosϕ 2 1 2
m v 1 1 +
=
+
2
mK m K m K 1
1
2
2
1 m m K K cosϕ 1
2
2
1
(cid:1)(cid:2) p
φ
=
φ
Ví dụ: hay hay
φ 1
2
(cid:1)(cid:1)(cid:2) 2p
2 (cid:1)(cid:1)(cid:2) (cid:1)(cid:2) (cid:3) ,p p 1 (cid:1)(cid:1)(cid:2) p⊥ 2
= (cid:1)(cid:1)(cid:2) p 1
2 p 2
(cid:1)(cid:1)(cid:2) (cid:1)(cid:2) (cid:3) ,p p 2
2 p (cid:1)(cid:1)(cid:2) 1p
Tương tự khi biết Trường hợp đặc biệt: hoặc ⇒ Tương tự khi = + 2 p 1 (cid:1)(cid:2) hoặc p⊥
2
(cid:1)(cid:2) p⊥ v = = 1 v 2
m 2 m 1
A ≈ 2 A 1
(cid:1)(cid:1)(cid:2) 2p K 1 K Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0.
7
7
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
210 84
đang đứng yên thì phóng xạ α, ngay sau phóng xạ đó, động
Po
Pb
VÍ DỤ MINH HỌA VD1: ĐH 2010 Hạt nhân Po năng của hạt α 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.
210 84
4 He +→ 2
206 82
⇒
P
P
W
5,51
=
=
=
HD:
Wm d
P Pb
Po
Pb
dPb
dPb
Wm Pb
⇒=⇒= P α
αα
P α
W d α
n
P
Al
+
4 2
1 0
27 13
30 → + 15
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 0 ⇒ đáp án A
C. 1,35 MeV D.1,55 MeV
+ VD2: ĐH-2014 Bắn hạt α vào hạt nhân nguyên tử nhôm đang đứng yên gây ra phản ứng: . Biết phản ứng thu năng lượng là 2,70 MeV; giả sử hai hạt tạo thành bay He ra với cùng vận tốc và phản ứng không kèm bức xạ γ . Lấy khối lượng của các hạt tính theo đơn vị u có giá trị bằng số khối của chúng. Động năng của hạt α là B. 3,10 MeV A. 2,70 MeV HD: Theo ĐL bảo toàn động lượng Pα = Pp + Pn => P2α = (Pp + Pn)2 ---(cid:3) mαKα = mPKP + mnKn + 4
KmKm P
P
n
n
P
P
P KK30
n
K K
m m
n
n
; = 4Kα = 30KP + Kn + 4 = 30 ---(cid:3) Kp = 30Kn
4Kα = 901Kn + 120Kn= 1021Kn Theo ĐL bảo toàn năng lượng Kα = Kp + Kn + 2,70 = 31Kn + 2,7
4 αK 1021
+ 2,7 => Kα = 3,10 MeV. Đáp án B Kα = 31Kn + 2,7 = 31.
VD3:ĐH 2011 Bắn một prôtôn vào hạt nhân 7 3 Li 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 600. 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
He
H
4 2
A. 4. C. 2. . . B. 1 4 D. 1 2
=
Li
(cid:1) PP
7 1 .2→+ 3 1 (cid:1) (cid:1) 1 PP + 2
PHe1
Pp 60 0
v
p
=
4=
HD: + Phương trình phản ứng hạt nhân đó là : Theo định luật bảo toàn động lượng ta có Vì hai hạt sinh ra giống nhau có cùng vận tốc, bay theo hướng hợp với nhau một góc bằng 1200 nên động lượng của hai hạt có độ lớn bằng nhau và cũng hợp với nhau một góc 1200 Ta có giản đồ véc tơ động lượng : dễ thấy ΔOAB đều => Pp = P1 = P2
m α m
p
v α
PHe2 →mp.vp = mα.vα →
8
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
VD4: ĐH 2011 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. 8 Hệ thức nào sau đây là đúng ?
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
1
2
1
2
=
=
=
=
=
=
v 1 v
m 1 m
K K
K K
K K
K K
2
2
2
v 2 v 1
m 2 m 1
1
v m 1 2 = m v 1
2
2
v m 1 2 = m v 1
2
1
0
=
A. B. C. D.
(cid:1) (cid:1) + PP 1 2
=
HD: Áp dụng định luật bảo toàn động lương ta có :
v 1 v
m 2 m 1
2
1
=
(1) ⇒ P1 = P2 ⇒ m1.v1 = m2.v2 ⇒
2 = P2
2 ⇒ 2m1.K1 = 2m2.K2 ⇒
K K
m 2 m 1
2
1
=
(2) * Lại có: P1
v 1 v
K K
2
m 2 m 1
2
4
4
4
4
Từ (1) và (2) ta có : =
v D. 2 A +
v A. 4 A +
v C. 4 A −
=
+
0=
VD5: ĐH 2012 Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ αvà biến thành hạt nhân Y. Biết hạt nhân X có số khối là A, hạt αphát 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 v B. 2 A −
P X
P Y
P α
HD: + Ta có phản ứng : A X → 4 α + B Y Áp dụng định luất bảo toàn động lượng : ( vì lúc đầu hạt X đứng yên )
YVm → Vy =
Y
ααVm
Vm αα ym
→ = mà theo định luật bảo tòan số khối : B = A – 4
Vα 4 −A 4
p
O
N α+ → +
1 1
14 7
8 O là
→ Vy =
(cid:1) p
D. 1,345 MeV.
(cid:1) p O
p
2
(cid:1) p
C. 6,145 MeV. +
2 p
p
(cid:1) p α ⊥
pα= p
K
K
K
(
(cid:1) p α = + ⇒ 2mOKO=2mαKα+2mpKp (1) ).931, 5 +
+
−
=
+
nên
m m m m − O
O
N
p
p
α
α
(2)
2
mv
K
=
14 VD6:ĐH2013 Dùng một hạt α có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 7 N đang đứng 17 yên gây ra phản ứng . Hạt prôtôn bay ra theo phương vuông góc với 8 phương bay tới của hạt α. Cho khối lượng các hạt nhân: mα = 4,0015u; mP = 1,0073u; mN14 = 13,9992u; mO17=16,9947u. Biết 1u = 931,5 MeV/c2. Động năng của hạt nhân 17 A. 2,075 MeV. B. 2,214 MeV. HD: Định luật bảo toàn động lượng: vì 2 p O Định luật bảo toàn năng lượng: Có Kα=7,7MeV, giải hệ (1) và (2) => Kp=4,417MeV và KO=2,075 MeV.=> Chọn A VD7: Khối lượng nghỉ của êlêctron là m0 = 0,511MeV/c2 ,với c là tốc độ ánh sáng trong chân không .Lúc hạt có động năng là Wđ = 0,8MeV thì động lượng của hạt là: A. p = 0,9MeV/c D. p = 1,6MeV/c
2
2
P
mK
K
P
P
mK
MeV c
2
2
2.0,511.0,8
0, 90421
/
mK 2
=
=
<=>
=
=
=
=
HD: Động lượng p = mv và động năng : B. p = 2,5MeV/c C. p = 1,2MeV/c 1 2
P m 2
Mối liên hệ : => =>
4 Be đứng yên gây ra phản 3 Li và hạt X.Biết hạt X bay ra với động năng 4 9
9
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
=>đáp án A VD8: Hạt prôtôn có động năng 5,48 MeV được bắn vào hạt nhân 9 ứng hạt nhân,sau phản ứng thu được hạt nhân 6
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
(cid:1) (cid:1) p vi p
(cid:1) p
(cid:1) p
p
p
p
)
(
⊥ ⇒ =
+
=
+
2 Li
2 X
2 p
X
X
p
p
+
Li Km p
p
Km X
−
⇒
⇒
⇒
Mev
K
(58,3
)
728,5
10.
13 J )(
=
=
=
+
=
B. 1,07.106 (m/s) C. 10,7.106 (m/s) D. 8,24.106 (m/s) (cid:1) p MeV theo hướng vuông góc với hướng chuyển động của hạt prôtôn tới (lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối). Vận tốc của hạt nhân Li là: A. 0,824.106 (m/s) HD: + Áp dụng định luật BT động lượng:
K Li
Km Li
Li
Km X
X
Km p
p
Li
X m
Li
27
−
Li
kg
u 6
,1.6
66055
10.
,9
9633
10.
(
)
6 (10.7,10
sm )/
=
=
27 − =
=
;
=⇒ v Li
mLi
K 2 m
Li
n
Li
+ Với
6 3
1 0
He
Li
H
3 1
6 3
. Hạt nhân 6
3 VD9: Cho phản ứng hạt nhân 3Li đứng yên, neutron có động H + → + α 1 năng là Kn = 2MeV. Hạt α và hạt nhân 3 1 H bay ra theo các hướng hợp với hướng tới của neutron những góc tương ứng bằng θ = 15o và ϕ= 30o. Xác định động năng các hạt 4 HD: Ta có: 1 n + → + 2 o Xét tam giác OAB ta có:
=
=
2 P n 2
2 P α 2 sin
ϕ
=
=
2m .K α α o 2 sin 30
α
n
=
2 P H 2 sin B sin 2m K n n o 2 sin 135 m K n 0.5
0.26795MeV
=
⇒ = K H
0.25MeV
=
α⇒ = K
θ 2m .K H H o 2 sin 15 H H m .K m .K α = 0.067 0.25 1x 2 x 0.067 0.5 x1 1x 2 x 0.25 0.5 x 4
2 He .
0 n + 6
3 Li → X+ 4
=>
C.0,18 MeV & 0,12 MeV
P
→ pn
→ p
→ p
+
=
=
+
⇔
He
X
2 P X
2 P n
2 He
VD10: Một nơtơron có động năng Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản ứng: 1 Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X. Động năng của hạt nhân X và He lần lượt 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 D. 0,2 MeV & 0,1 MeV HD: Ta có năng lượng của phản ứng: Q = ( mn+ mLi─ m x ─ m He).c2 = - 0,8 MeV (đây là phản ứng thu năng lượng )
W 3
1,1
=
+
2,0
=
He
⇔
1,0
=
W
3,0
eH +
X =
W W
W
X
He
X
3 Li → X+ 4
0 n + 6
2 He .
10
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ⇒ 2mnWn= 2mHe .W He + 2mx Wx (1) - Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :Q =Wx +W He ─Wn = -0,8 (2) W 4 Từ (1),(2) ta có hệ phương trình: MeV ⇒ Chọn B.
10
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
VD11: Một nơtơron có động năng Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản ứng: 1 Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X. Động năng của hạt nhân X và He lần
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
C.0,18 MeV & 0,12 MeV
→ pn
→ p
→ p
P
+
=
=
+
⇔
He
X
2 P X
2 P n
2 He
lượt 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 D. 0,2 MeV & 0,1 MeV HD: Ta có năng lượng của phản ứng: E = ( mn+ mLi─ m x ─ m He).c2 = - 0,8 MeV
W 3
1,1
=
+
2,0
=
He
⇔
1,0
=
W
3,0
eH +
X =
W W
W
He
X
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ⇒ 2mnWn= 2mHe .W He + 2mx Wx (1) - Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :E =Wx +W He ─Wn = -0,8 (2) W 4 Từ (1),(2) ta có hệ phương trình: MeV ⇒ Chọn B.
X VD12. Bắn hạt α có động năng 4 MeV vào hạt nhân 14 7 N đứng yên thì thu được một prôton và hạt nhân 10 8 O. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng tốc độ, tính động năng và tốc độ của prôton. Cho: 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.
2
(
)
(
2)
2 2 vm αα p mm +
X
Wm 2 d αα mm + p
X
= ; HD . Theo ĐLBT động lượng ta có: mαvα = (mp + mX)v (cid:1) v2 =
(
1 mpv2 = 2
Wmm p d αα 2) mm + p
X
17
−
W2
dp
Wđp = = 12437,7.10-6Wđα = 0,05MeV = 796.10-17 J;
27
−
m
.2 0073
796 ,1.
10. 66055
,1
10.
p
→
→
→
→ p
→ p
→ pv
+
v = = = 30,85.105 m/s.
v (cid:1)
X =
p
pp
X
→ p = α
VD13. Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 9 4 Be 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. Tính động năng của hạt nhân X và năng lượng tỏa ra trong phản ứng này. Lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. p (cid:1) p 2 . Vì ⊥ α ⊥ α
X + 2mα
X = 2mp
X hay 2mXWđX = 2mpWđp + 2mαWđα (cid:1) WđX =
1 mαv 2 2
1 mpv 2 2
W +
HD. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p 2 p + p 2 α (cid:1) 2mX
1 mXv 2 2 đp W 4 αđ 6
92 U đứng yên phóng xạ phát ra hạt α và hạt nhân con 230
= 3,575 MeV. Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: (mp + mBe)c2 + Wđp = (mα
→
→
+ mX)c2 + Wđα + WđX Năng lượng tỏa ra: ∆W = (mp + mBe - mα - mX)c2 = Wđα + WđX - Wđp = 2,125 MeV. VD14. Hạt nhân 234 90 Th (không kèm theo tia γ). Tính động năng của hạt α. Cho mU = 233,9904 u; mTh = 229,9737 u; mα = 4,0015 u và 1 u = 931,5 MeV/c2.
Th
+ = 0
α Wα. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là: ∆W = WTh + Wα =
m m α + m
Th
Th
(
)
−
−
Th
m α
HD. Theo định luật bảo toàn động lượng: pα Thp (cid:1) pα = mαvα = pTh = mThvTh (cid:1) 2mαWα = 2mThWTh (cid:1) WTh = Wα = (mU –
m m mTh - mα)c2 (cid:1)Wα =
11
m m m U m +
Th
Th m α
11
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
c2 = 0,01494 uc2 = 13,92 MeV.
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
αP
He
Li
p
+→+
4 2
6 3
1 1
2
2
VD15: Người ta dùng Prôton có động năng Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân Be9 đứng yên 4 sinh ra hạt α và hạt nhân liti (Li). Biết rằng hạt nhân α sinh ra có động năng và 4 MeV K =α chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của Prôton ban đầu. Cho khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng số khối của nó. Động năng của hạt nhân Liti sinh ra là A. 1,450 MeV. B.3,575 MeV. C. 14,50 MeV. D.0,3575 MeV. 9 Be 4
LiP =
pP αP + 2
PP
Pv
Km
Km p
p
HD: Phương trình phản ứng: Theo h.ve: Be
+αα m
Li
2mLiKLi = 2mαKα + 2mpKp => KLi =
LiP
45,54.4 + 6
3 Li đứng yên. Sau
M
PX
= 3,575 (MeV) KLi =
mK
2
⇒ = 2 P
VD16 : Cho prôtôn có động năng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 7 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; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2.Coi phản ứng không kèm theo phóng xạ gamma giá trị của góc φ là A. 39,450 B. 41,350 C. 78,90. D. 82,70. HD: liên hệ giữa động lượng và động năng: 2
K =
X
H
Li
P m 2 X + → +
1
7 3
4 2
φ
O
PH
N
φ
PX
os
2
=
+
−
Phương trình phản ứng: 1 4 2 mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u. Năng lượng phản ứng toả ra : ∆E = (8,0215-8,0030)uc2 = 0,0185uc2= 17,23MeV 2KX = KP + ∆E = 19,48 MeV---(cid:3) KX =9,74 MeV. Tam giác OMN: 2 2 P P P X
P P c ϕ P
2 P X
X
P
0,1206
=
=
=
Cosφ =
1 2.1, 0073.2, 25 2 2.4, 0015.9, 74
P P P 2 X
m K 2 1 P m K 2 2 X
X
=> φ = 83,070
+ 9
4 Be → 4X + 6
3 Li . Biết động năng của các hạt p , X và 6
3 Li lần lượt là 5,45 MeV ; 4 MeV và
3,575 MeV. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng khối số của chúng.
Góc lập bởi hướng chuyển động của các hạt p và X là:
A. 450
B. 600
C. 900
D. 1200
12
12
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
VD17: Người ta dùng hạt protôn bắn vào hạt nhân 9Be4 đứng yên để gây ra phản ứng 1p
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
2
2
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: → → p p
→ p
→ p
→ p
p
→ )
(
)
(
= ⇔ −
+ ⇔ −
=
=
→ p Li
→ p Li
p
X
p
X
p
X
→ p Li
p
. os
α
p ⇔ +
+
=
2 p
2 . p
p p c X
2 X
2 p Li
2. 2.
. 2.
m K c .
. os
α
⇔
+
+
=
m K 2 . p
p
m K . p
p
X
X
m K 2 . X
X
m K 2 . Li
Li
m K m K c
2.
. os
.
.
.
α
⇔
+
+
=
m K . p
X
X
p
m K . X
X
m K . Li
Li
0
c os
0 90
α
p p = ⇒ = α
37
. Biết: mCl = 36,9569u; mn =
17 + X → n + Ar
37 18
HD: Kp = 5,45 MeV; KBe = 0MeV; KX = 4 MeV ; KLi = 3,575 MeV; pBe = 0 vì đứng yên
⇒ III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP. Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân sau: Cl 1,0087u; mX = 1,0073u; mAr = 38,6525u. Hỏi phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng ?
A. Toả 1,58MeV. C. Toả 1,58J.
B. Thu 1,58.103MeV. D. Thu 1,58eV.
7 3
đang đứng yên thu ) = 7,0144u; m(X) = 4,0015u; m(p) = 1,0073u.
7 3
C. 1873,2MeV. D. 19MeV.
A. 3746,4MeV. B. 9,5MeV.
4
A. 6 MeV.
B. 14 MeV.
D. 10 MeV.
C. 2 MeV.
) năng lượng toả ra là
A. 30,2MeV.
2 D. 19,2MeV.
1 nX 0
C. 23,6MeV. . Biết độ hụt khối của hạt nhân D là 2 A DD +→+ 1 Z = 0,0083u. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu
A. toả năng lượng là 4,24MeV. C. thu năng lượng là 4,24MeV.
B. toả năng lượng là 3,26MeV. D. thu năng lượng là 3,26MeV.
A. 9,34MeV.
B. 93,4MeV.
C. 934MeV.
D. 134MeV.
đứng yên gây ra phản ứng:
4 → α + Li
p + Be9 4
6 3
Phản ứng này thu năng lượng bằng 2,125MeV. Hạt nhân Li
6 3
và hạt α bay ra với các động năng lần lượt bằng K2 = 4MeV và K3 = 3,575MeV(lấy gần đúng khối lượng các hạt 13
13
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
Câu 2: Dùng proton có động năng KP = 1,6MeV bắn phá hạt nhân Li được 2 hạt nhân X giống nhau. Cho m( Li Động năng của mỗi hạt X là Câu 3: Hạt proton có động năng KP = 6MeV bắn phá hạt nhân Be9 đứng yên tạo thành hạt α và hạt nhân X. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương chuyển động của proton với động năng bằng 7,5MeV. Cho khối lượng của các hạt nhân bằng số khối. Động năng của hạt nhân X là Câu 4: Biết năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri là 1,1MeV/nuclon và của hêli là 7MeV/nuclon. Khi hai hạt đơteri tổng hợp thành một nhân hêli( He4 B. 25,8MeV. Câu 5: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: 2 1 = 0,0024u và của hạt nhân X là Xm∆ Dm∆ năng lượng ? Cho 1u = 931MeV/c2 Câu 6: Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,46MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên. Hai hạt nhân X sinh ra giống nhau và có cùng động năng. Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u. Động năng của một hạt nhân X sinh ra là Câu 7: Dùng p có động năng K1 bắn vào hạt nhân Be9
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
A. 450.
D. 1200.
B. 900.
C. 750. → X + α + 17,3MeV. Năng lượng toả ra khi
7 3
B. 13,02.1023MeV. D. 13,02.1019MeV.
Po
đứng yên, phân rã α thành hạt nhân chì. Động năng của hạt α bay ra
210 84
A. 1,9%.
B. 98,1%.
nhân, tính theo đơn vị u, bằng số khối). 1u = 931,5MeV/c2. Góc giữa hướng chuyển động của hạt α và p bằng Câu 8: Cho phản ứng hạt nhân sau: p + Li tổng hợp được 1 gam khí Hêli là. A. 13,02.1026MeV. C. 13,02.1020MeV.
D. 19,4%. )
(, MeV 12
Be
H
C. 81,6%. He Li +
+→+
. Năng lượng toả ra từ phản
1 1
7 3
4 2
9 4
A. 187,95 meV. C. 5,061.1024 MeV.
B. 5,061.1021 MeV. D. 1,88.105 MeV. → p + O17
8
7
B. 410.
C. 520.
A. 250.
D. 600.
Nd
nU
Câu 9: Hạt nhân chiếm bao nhiêu phần trăm của năng lượng phân rã ? Câu 10: Cho phản ứng hạt nhân sau: ứng trên khi tổng hợp được 89,5cm3 khí heli ở điều kiện tiêu chuẩn là
Zr
y
y
→+
− υ+β+
+
235 92
143 60
90 40
C. 3; 8.
He4
Po
B. 5; 6. đứng yên, phân rã α biến thành hạt nhân X:
Z
D. 6; 4. 210 84
210 84
. Biết 2→ + XA Hem = 4,002603u, mX =
Pom = 209,982876u,
A. 1,2.106m/s.
C. 1,6.106m/s.
D. 16.106m/s.
B. 12.106m/s.
A. C.
αK = 0,09MeV; KRn = 5,03MeV. B. αK = 5,03MeV; KRn = 0,09MeV. D.
αK = 0,009MeV; KRn = 5,3MeV. αK = 503MeV; KRn = 90MeV.
Câu 11: Cho phản ứng hạt nhân sau: α + N14 . Hạt α chuyển động với động năng αK = 9,7MeV đến bắn vào hạt N đứng yên, sau phản ứng hạt p có động năng KP = 7,0MeV. αm = 4,002603u. Xác định Cho biết: mN = 14,003074u; mP = 1,007825u; mO = 16,999133u; góc giữa các phương chuyển động của hạt α và hạt p? Câu 12: U235 hấp thụ nơtron nhiệt, phân hạch và sau một vài quá trình phản ứng dẫn đến kết quả tạo thành các hạt nhân bền theo phương trình sau: xn
+ trong đó x và y tương ứng là số hạt nơtron, electron và phản nơtrinô phát ra. X và y bằng: A. 4; 5. Câu 13: Hạt nhân Po khối lượng của các nguyên tử tương ứng là 205,974468u. Biết 1u = 931,5MeV/c2. Vận tốc của hạt α bay ra xấp xỉ bằng Câu 14: Hạt nhân mẹ Ra đứng yên biến đổi thành một hạt α và một hạt nhân con Rn. Tính động năng của hạt α và hạt nhân Rn. Biết m(Ra) = 225,977u, m(Rn) = 221,970u; m( α) = 4,0015u. Chọn đáp án đúng? Câu 15: Xét phản ứng hạt nhân: X → Y + α . Hạt nhân mẹ đứng yên. Gọi KY, mY và
αK ,
αm
lần lượt là động năng, khối lượng của hạt nhân con Y và α . Tỉ số
A.
B.
D.
C.
mα . Ym
K Y bằng αK m2 α . Ym
mY . αm
thành
6
m4 α . Ym αm = 4,0015u. Năng lượng cần thiết để tách hạt nhân C12
B. 7,2618MeV. C. 1,16189.10-19J. D. 1,16189.10-13MeV.
A. 7,2618J.
7 3
pK = 1,8MeV bắn phá hạt nhân Li
14
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
Câu 16: Biết mC = 11,9967u; 3 hạt α là Câu 17: Cho proton có động năng đứng yên sinh ra hai hạt X có cùng tốc độ, không phát tia γ . Khối lượng các hạt là: mp = 1,0073u; mX = 4,0015u; 14
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
A. 9,6MeV.
C. 12MeV.
+ p → X + Li
6 3
4
A. KX = 0,66MeV. B. KX = 0,66eV. C. KX = 66MeV. D. KX = 660eV.
chuyển thành hạt nhân U234
đã
92
92
A. một hạt α và hai hạt prôtôn. C. một hạt α và 2 nơtrôn.
B. một hạt α và 2 hạt êlectrôn.
D. một hạt α và 2 pôzitrôn.
B. Không toả, không thu.
D. Thu năng lượng.
A. Toả năng lượng. C. Có thể toả hoặc thu.
7 3
7 3
mLi = 7,0144u. Động năng của hạt X là D. 15MeV. B. 19,3MeV. Câu 18: Cho phản ứng hạt nhân sau: Be9 . Biết : m(Be) = 9,01219u; m(p) = 1,00783u; m(X) = 4,00620u; m(Li) = 6,01515u; 1u = 931MeV/c2. Cho hạt p có động năng KP = 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li bay ra với động năng 3,55MeV. Động năng của hạt X bay ra có giá trị là Câu 19: Trong quá trình biến đổi hạt nhân, hạt nhân U238 phóng ra
A. 17,41MeV. C. 39,30.1023MeV.
B. 19,65.1023MeV. D. 104,8.1023MeV.
4
Câu 20: Sự phóng xạ là phản ứng hạt nhân loại nào ? Câu 21: Hạt prôtôn có động năng KP = 2MeV bắn phá vào hạt nhân Li đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: p + Li → X + X. Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u. 1u = 931MeV/c2. Theo phản ứng trên: để tạo thành 1,5g chất X thì phản ứng toả ra bao nhiêu năng lượng?
B. KX = 3,575MeV.
A. KX = 3,575eV. C. KX = 35,75MeV.
D. KX = 3,575J.
6 3
4
A. Hêli.
D. Đơteri.
B. Prôtôn.
. Hạt nhân X là He
4 2
,0
,0
,0
m
;u
0024
0087
He
n
=
=
∆
m;u ∆
Câu 22: Người ta dùng hạt proton có động năng KP = 5,45MeV bắn vào hạt nhân Be9 đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α . Sau phản ứng hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương của hạt p với động năng αK = 4MeV. Coi khối lượng của một hạt nhân xấp xỉ số khối A của nó ở đơn vị u. Động năng của hạt nhân X là
.
T
D
3 TD 1
4 +→+ 2
m He =
1 0
2 1
B. Thu năng lượng 18,06 eV D. Thu năng lượng 18,06 MeV.
∆ Toả hay thu bao nhiêu năng lượng? Chọn kết quả đúng trong các kết quả sau: A. Toả năng lượng 18,06 eV. C. Toả năng lượng 18,06 MeV.
A. 168036’.
B. 48018’.
D. 700.
C. 600.
). Phản ứng tạo ra hai hạt X giống hệt nhau
7 3
B. Nơtrôn.
−
−
Th
Pa
X
C. Dơtêri. α U →
D. Hạt α . β →
β →
Câu 23: Cho phản ứng hạt nhân sau: Be9 + p → X + Li C. Triti. Câu 24: Độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân lần lượt là 2 3 ,T,D 1 1 Hãy cho biết phản ứng : 0305 .u
Câu 25: Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,46MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên. Hai hạt nhân X sinh ra giống nhau và có cùng động năng. Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u. Góc tạo bởi các vectơ vận tốc của hai hạt X sau phản ứng là Câu 26: Prôtôn bắn vào hạt nhân bia Liti ( Li bay ra. Hạt X là A. Prôtôn. Câu 27: Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ:
. Trong đó Z, A
238 92
A Z
15
là: A. Z = 90; A = 234. C. Z = 90; A = 236.
B. Z = 92; A = 234. D. Z = 90; A = 238.
15
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
.
A. p = 2mK.
D. p2 = mK2
B. p2 = 2mK.
C. p = 2 mK.
. Hạt nhân X là
.
.
+ X → n + Ar .
A. H1 1
B. D2 1
D. He4 2
37 18 C. T3 1
B. định luật bảo toàn số hạt nuclôn.
A. định luật bảo toàn động lượng. C. định luật bào toàn số hạt prôtôn. D. định luật bảo toàn điện tích.
Po
210 84
A. 3,06.105km/s. B. 3,06.105m/s. C. 5.105m/s.
30 14
15
D. 30,6.105m/s. . Cho biết loại phóng xạ ? D. γ .
sau khi phóng xạ tao ra hạt nhân Si B.
A. α .
−β .
+β .
C.
A. mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. B. sự tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân. C. quá trình phát ra các tia phóng xạ của hạt nhân. D. quá trình giảm dần độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ.
A. định luật bảo toàn khối lượng. C. định luật bảo toàn động năng.
6 3
→ X + α . Cho biết
6 3
A. KX = 0,09MeV; C. KX = 0,09eV;
αK = 0,21MeV. B. KX = 0,21MeV; D. KX = 0,09J; αK = 0,21eV.
αK = 0,09MeV. αK = 0,21J.
Câu 28: Mối quan hệ giữa động lượng p và động năng K của hạt nhân là Câu 29: Cho phản ứng hạt nhân sau: Cl 37 17 . Câu 30: Trong phản ứng hạt nhân không có đ ịnh luật bảo toàn nào sau ? Câu 31: Pôlôni( ) là chất phóng xạ, phát ra hạt α và biến thành hạt nhân Chì (Pb). Cho: mPo = 209,9828u; m( α ) = 4,0026u; mPb = 205, 9744u. Trước phóng xạ hạt nhân Po đứng yên, tính vận tốc của hạt nhân Chì sau khi phóng xạ ? Câu 32: Cho hạt nhân P30 Câu 33: Phản ứng hạt nhân thực chất là: Câu 34: Chọn câu đúng. Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn nào sau ? B. định luật bảo toàn năng lượng nghỉ. D. định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Câu 35: Hạt nơtron có động năng Kn = 1,1MeV bắn vào hạt nhân Li( Li ) đứng yên gây ra phản ứng hạt nhân là n + Li αm = 4,00160u; mn = 1,00866u; mX = 3,01600u; mLi = 6,00808u. Sau phản ứng hai hạt bay ra vuông góc với nhau. Động năng của hai hạt nhân sau phản ứng là
A. Không đổi. C. Giảm một lượng bằng ε /c2.
B. Tăng một lượng bằng ε /c2. D. Giảm một lượng bằng ε .
Câu 36: Trong phóng xạ γ hạt nhân phóng ra một phôtôn với năng lượng ε . Hỏi khối lượng hạt nhân thay đổi một lượng bằng bao nhiêu?
A. Có khối lượng bằng khối lượng của hạt eleectron, không mang điện. B. Có khối lượng nghỉ bằng không, mang điện tích dương. C. Có khối lượng nghỉ bằng không, không mang điện và chuyển động với tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ ánh sáng. D. Có khối lượng nghỉ bằng không, mang điện tích âm.
Câu 37:Thông tin nào sau đây là đúng khi nói về hạt nơtrinô ( υ) ?
Câu 38: Thông tin nào sau đây là sai khi nói về các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân ?
A. Tổng số hạt nuclon của hạt tương tác bằng tổng số nuclon của các hạt sản phẩm. B. Tổng số các hạt mang điện tích tương tác bằng tổng các hạt mang điện tích sản phẩm. C. Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm.
16
16
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
D. Tổng các vectơ động lượng của các hạt tương tác bằng tổng các vectơ động lượng của các hạt sản phẩm.
) có thể tách thành
4
B. 2 nhân α và pôzitron. D. 2 hạt α và nơtron.
phóng xạ
+β thì hạt nhân con tạo thành có số khối và điện tích lần
7
D. 13 và 6.
A. 14 và 6.
He
Xn
+→+
, hạt nhân X có:
4 2
B. 13 và 8. 9 4
C. 14 và 8. 1 0 B. 6 nuclon và 6 proton. D. 6 nơtron và 12 proton.
MeV
5, 48
=
Be K 1
K
4
=
được bắn vào hạt nhân 9 3 Li và một hạt X bay ra với động năng bằng
2
2
MeV c
/
=
6
6
6
0,824.10
10, 7.10
8, 24.10
1, 07.10
. /m s 6
931,5 A.
/m s
/m s
/m s
D.
B.
C.
A. 8,70485MeV. B. 7,80485MeV. C. 9,60485MeV. D. 0,90000MeV.
Câu 39: Dưới tác dụng của bức xạ γ , hạt nhân đồng cị bền của beri( Be9 mấy hạt α và có hạt nào kèm theo ? A. 2 hạt α và electron. C. 2 hạt α và proton. Câu 40: Khi hạt nhân N13 lượt là Câu 41: Trong phản ứng hạt nhân: A. 6 nơtron và 6 proton. C. 12 nơtron và 6 proton. Câu 42: Hạt prôtôn p có động năng 4 Be đứng yên thì thấy tạo thành một hạt nhân 6 theo MeV hướng vuông góc với hướng chuyển động của hạt p tới. Tính vận tốc chuyển động của hạt nhân Li (lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối). Cho u 1 Câu 43: Cho hạt prôtôn có động năng Kp=1,8MeV bắn vào hạt nhân 7 3Li đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia gamma. Cho biết: mn=1,0073u; mα =4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg. Động năng của mỗi hạt mới sinh ra bằng
“Tu thân như sửa nhà, chỗ nào không kín chỗ đó sẽ dột” ĐÁP ÁN ĐỀ TRẮC NGHIỆM 7B 4C 17A 14C 27B 24C 37C 34D 5B 15C 25A 35A 6A 16B 26D 36C 8B 18A 28B 38B 9B 19B 29A 39D 10B 20A 30C 40D
17
17
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - Đề số 38
1 B 11 C 21 B 31B 41A 2B 12C 22B 32B 42 A 3A 13D 23A 33A 43C
