intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Sáng kiến kinh nghiệm " Phương pháp giảI bài toán về hạt nhân nguyên tử "

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST
Báo xấu
699
lượt xem 128
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu 1. Giúp học sinh giải được các bài toán đơn giản về hạt nhân nguyên tử 2. Rèn các kỹ năng giải toán. 3. Sử dụng làm nhanh các bài toán trắc nghiệm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm " Phương pháp giảI bài toán về hạt nhân nguyên tử "

  1. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý Phương pháp giảI bài toán về hạt nhân nguyên tử A. Mục tiêu 1. Giúp học sinh giải được các bài toán đơn giản về hạt nhân nguyên tử 2. Rèn các kỹ năng giải toán. 3. Sử dụng làm nhanh các bài toán trắc nghiệm. B. Nội dung I. Kiến thức cơ bản 1. Cấu tạo hạt nhân - Hạt nhân mang điện dương, được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn – gọi là các Nuclon. - Có hai loại Nuclon là Proton và nơtron: + Proton: kí hiệu là p, q p  e ; m p  1,007276u  1,672.10 27 kg + Nơtron: kí hiệu là n, q n  0 ; m n  1,008665u  1,674.10 27 kg Trong đó u là đơn vị khối lượng nguyên tử, với 1u = 1,66055.10-27kg. - Hạt nhân nguyên tố X có số khối A, số thứ tự Z kí hiệu là X ZA hay A X . A là tổng số Z Nuclôn trong hạt nhân. Ví dụ: + Hạt nhân nguyên tố Hiđrô - 11 H 4 + Hạt nhân nguyên tố Heli - He 2 27 + Hạt nhân nguyên tố Nhôm - Al 13 ………………………………………………………………………………………… - Hạt nhân coi như quả cầu bán kính R thì bán kính hạt nhân đươc tính bởi công thức thực nghiệm: 1 15 A (m) 3 R  1,2.10 Ví dụ: + Bán kính hạt nhân 11 H H: R = 1,2.10-15m -15 27 + Bán kính hạt nhân Al Al: R = 3,6.10 m 13 Tháng 4 năm 2010 1
  2. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý ………………………………………………………………………………………… …………… 2. Đồng vị 1. Khái niệm: Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân có chứa cùng số Proton Z nhưng khác nhau số Nơtron. 2. Ví dụ - Nguyên tử H có 3 đồng vị: + Hiđro thường - 11 H 2 2 + Đơtêri - 1 H ( 1 D ) + Triti - 1 H ( 21T ) . Trong đó T và D là thành phần của nước nặng là nguyên liệu 3 của công nghệ nguyên tử. - Nguyên tử Cacbon có 4 đồng vị: C11 đến C14. Trong đó C12 có nhiều trong tự nhiên – chiếm 99% 3. Năng lượng liên kết 3.1 Độ hụt khối: m m  Zm p  ( A  Z )m n  m . Với m là khối lượng hạt nhân còn m p , m n là khối lượng của các Nuclôn riêng rẽ. 3.2 Năng lượng liện kết - Năng lượng liên kết hạt nhân: kí hiệu là  E(  W) + KN: là năng lượng liên kết giữa A Nuclôn. + Biểu thức: W  m.c 2 - Năng lượng liên kết riêng: kí hiệu là  + KN: là năng lượng liên kết cho 1Nuclôn. W + Biểu thức:   A + YN: đặc trưng cho tính bền vững của hạt nhân. 4. Các hiện tượng liên quan tới hạt nhân. 4.1 Hiện tượng phóng xạ(HTPX) - HT phân rã hạt nhân. Tháng 4 năm 2010 2
  3. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý - KN: HTPX là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra những tia không nhìn thấy(tia phóng xạ) rồi biến đổi thành hạt nhân khác. - Các loại tia phóng xạ: + Tia  : là dòng hạt nhân Heli( 24 He ) phóng ra với tốc độ khoảng 2.107m/s. + Tia  : là dòng hạt electron hoặc phản hạt của electron phóng ra với tốc độ gần tốc độ ánh sáng. + Tia  : là sóng điện từ có bước sóng cực ngắn cỡ pm. Tác dụng: - Các tia phóng xạ đều có tác dụng đâm xuyên, hủy diệt tế bào, tác dụng ion hóa, tác dụng phát quang,… Chú ý: + Tia  có tác dụng đâm xuyên mạnh nhất và rất nguy hiểm với con người. Nó có thể xuyên qua tấm chì dày vài chục cm. + Nếu coi mỗi tia phóng xạ như 1 hạt nhân thì chúng được kí hiệu như sau: Tia  : 24 He ; Tia  : 0 e và 0 e ; Tia  : 0  0 1 1 - Các công thức: + Định luật phóng xạ - Xác định số hạt nhân còn lại ở thời điểm t: t   N 0 .e t . Trong đó   ln 2  0,693 : hằng số phóng xạ. T N t  N 0 .2 T T + Khối lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm t: t   m0 .e t T mt  m0 .2 + Độ phóng xạ(Htb hoặc Ht), đơn vị: (Becoren)Bq = 1phân rã/s; còn dùng: Ci(curi) = 3,7.1010Bq. N . H tb   t . H t  H tb  t  0 . Khi đó H t  N t' Tháng 4 năm 2010 3
  4. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý 4.2 Phản ứng hạt nhân(PUHN) - ĐN: PUHN là sự tương tác giữa các hạt nhân dẫn tới sự biến đổi thành các hạt nhân khác. Thực tế: thường dùng hạt nhân con (đạn) bắn phá hạt nhân đứng yên(bia). - Các định luật bảo toàn trong PUHN + ĐLBT số Z – ĐLBT điện tích: Z 1  Z 2  Z 3  Z 4 + ĐLBT số A: A1  A2  A3  A4 + ĐLBT động lượng: mv  m1 v1  m 2 v 2 + ĐLBT năng lượng toàn phần: E A  E B  E C  E D với E  mc 2 + Wđ ; m: khối lượng nghỉ. II. Một số dạng toán cơ bản Dạng 1. Xác định A, Z, N năng lượng liên kết hoặc năng lượng liên kết riêng. PP + Từ kí hiệu hạt nhân  A, Z , N E mc 2 Với 1uc2 = 931,5MeV; m  m  m 0 ; m = Zmp+ + Sử dụng công thức    A A Nmn Vận dụng Bài 1. Xác định số Nuclon của hạt nhân: 24 He . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u HD N  AZ + Từ  4  N  42  2  2 He + Ta có m  2(m p  m n )  4,0015  0,03038 u 28,29  E  0,03038uc 2  0,03038.931,5MeV  28,29MeV     7,07 MeV 4 Tháng 4 năm 2010 4
  5. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý 56 Fe . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = Bài 2. 26 55,9349u HD + Ta có m  26m p  30m n  55,9349  0,50866u 473,8  E  0,50866uc 2  0,50866.931,5MeV  473,8MeV     8, 46MeV 56 Dạng 2. Xác định các đại lượng liên quan tới hiện tượng phóng xạ. PP ln 2 0,693 -1 + Hằng số phóng xạ:   (s )  T T t N0   t + Số hạt còn lại: N  N 0 e tương tự với khối lượng m = T  N 0 .2 t T 2 + Số hạt đã bị phân rã: N  N 0  N  (1  e  t ) N 0 m + Số hạt theo mol: N  NA A t H H0 N  ; H  t  H 0 .2 hay H  0  H 0 .e  t + Độ phóng xạ: H tb T  et t T 2 Vận dụng Bài 1. Pôlôni là nguyên tố phóng xạ  , nó phóng ra một hạt  và biến đổi thành hạt nhân con X. Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138ngày. 1. Xác định cấu tạo, tên gọi của hạt nhân con X. 2. Ban đầu có 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã. HD 1. Xác định hạt nhân con X 210 4 A + Ta có phương trình phân rã: Po  He  X 84 2 Z 210  4  A  A  206  X : 206 Pb + Theo các ĐLBT ta có:   82 84  2  Z Z  82 Tháng 4 năm 2010 5
  6. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý 210  4  A  A  206  X : 206 Pb Nếu trắc nghiệm chỉ cần:   82 84  2  Z Z  82  t  m  m 0 .2 T m  m 0 .2  k 0,693.m 0 N A .2  k    2,08.10 11 Bq 3. Từ H  N  H  mN A T .A H    m  A  N  .N A  A 0,693.m 0 N A .2  k  2,08.1011 Bq Nếu trắc nghiệm cần nhớ: H  T .A Bài 2. Phản ứng phân rã của Urani có dạng:  238 206 Pb  x   y  U 92 82 1. Xác định x và y 9 238 238 2. Chu kì bàn rã của U là T = 4,5.10 năm. Lúc đầu có 1g U nguyên chất: 92 92 a. Tính độ phóng xạ sau 9.109năm. U bị phân rã sau 1năm. Coi e  t  1  t 238 b. Tính số hạt nhân 92 HD 238  206  4 x  0. y  x  8 x  8 1. Từ    92  82  2 x  y 2 x  y  10  y  6  t  m  m 0 . 2 T m  m 0 . 2  k 0,693.m 0 N A .2  k   2. a. H  N  H  3089 Bq mN A T .A H    m  A  N  .N A  A N  N 0  N  N 0 (1  e  t )  N 0 (1  t ) m N (1  t ) b. Từ   N  0 A  2,525.10 21 hat  m0 N A A N 0   A m 0 N A (1  t )  2,525.10 21 hat Nếu trắc nghiệm cần nhớ: N  A -9 200 Au là chất phóng xạ. Biết độ phónga xạ của 3.10 kg chất đó là 58,9Ci. Bài 3. 79 1. Tìm chu kì bán rã. 2. Hỏi sau bao lâu lượng chất phóng xạ giảm đi 100lần. Tháng 4 năm 2010 6
  7. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý HD mN A 0,693.m.N A 0,693.m. N A 1. H    T   2872, 4s A T .A H .A m0  m  100 2 ln 10.2872, 4 0 , 693 .t 2. Từ   e  t  100   2 ln 10  t   19087 ,86 s  0,693 m0 T  t e m  Bài 4. Một lượng chất phóng xạ Radon( 222 Rn ) có khối lượng ban đầu là m0 = 1 mg. Sau 15,2ngày thì độ phóng xạ của nó giảm 93,75%. Tính chu kì bán rã và độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ còn lại. HD H H 1  1  H  93,75%  H  16 t t + Từ  0 0    4  T   3,8ngay  t t T 4  H  2 T  H  2 T H 0 H0   0,693.m 0 N A .2  k  3,578.1011 Bq +H T .A Bài 5. Pôlôni là nguyên tố phóng xạ  với chu kì bán rã là T = 138ngày. 1. Viết phương trình phóng xạ và khối lượng ban đầu của polôni. Biết H0 = 1,67.1011Bq. 2. Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ của nó giảm đi 16lần. 3. Tìm năng lượng tỏa ra khi chất phóng xạ trên phân rã hết. HD  A  206 210 4 A 1. Po  He  X  84 2 Z Z  82 m 0 N A 0,693.m 0 . N A H 0 TA  1.10 3 g  1mg H0     m0  A T .A 0,693.N A H0   16  2 4  t H 2. Từ   2 T  2 4  t  4 T  552 ngay  t H0  T 2  H  Tháng 4 năm 2010 7
  8. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý 3. Năng lượng tỏa ra do một phân rã là: q = (209,9828-4,0026-205,9744)uc2 = 5,8.10-3.931,5 = 5,4MeV 6,022.10 23.10 3  2,867.10 18 Trong m0 = 1mg có N0 = 210 Năng lượng tỏa ra khi phân rã N0 hạt là: Q = N0.q = 2,867.1018.5,4.1,6.10-13 = 2,47.106J = 2,47MJ 208 235 Bài 6. Hạt nhân U hấp thụ một hạt n sinh ra x hạt  , y hạt  , 1hạt Pb và 4 hạt 82 92 n. Viết phương trình phản ứng đầy đủ. HD 235 U + n  x  y  208 Pb + Phương trình phản ứng hạt nhân: 92 82 235  1  4 x  0. y  208  x  4 x  4 + Ta có    92  82  2 x  y 2 x  y  10  y  2 Bài 7. Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân 16 O . Biết mp = 1,007276u; 8 mn = 1,008665u; me = 0,000549u, khối lượng của nguyên tử oxi là mo = 15,994910u; 1uc2 = 931,5MeV. HD + Ta có độ hụt khối là: m  (8.1,007276  8.1,008665  8.0,000549  15,994910)  0,137u +  E  0,137uc 2  0,137.931,5MeV  127,6MeV Dạng 3. Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân hoặc động năng của các hạt sau phản ứng. PP + Tính khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng: m0 = mA + mB; m = mC + mD Q  0 : ToaNL + ADCT: Q  (m 0  m)c 2 . Nếu  Q : ThuNL Trong đó Q = WC + WD – WA(B)(W: động năng) W  1,4 MeV 2W  v 2 + Ngoài ra còn hỏi vận tốc của các hạt: W  mv m   2 Tháng 4 năm 2010 8
  9. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý Góc tạo bởi giữa các hạt bay ra sau phản ứng:  Tính vận tốc các hạt. b2  c2  a2   Sử dụng định lý cosin trong tam giác: b; c   cos   2bc ……………………………………………………………………………………… Vận dụng 1 6 Bài 1. Cho phản ứng hạt nhân: Li  T    4 , 8 MeV n 0 3 1. Tính khối lượng của hạt nhân Li 2. Tính năng lượng tỏa ra khi phân tích hoàn toàn 1gLi. Biết mn = 1,0087u; mT = 3,016u; m  = 4,0015u; 1uc2 = 931,5MeV. Bỏ qua động năng ban đầu của các hạt. HD 1 6 1. Từ Li  T    4 , 8 MeV n  Q  4,8MeV 0 3 Còn có Q  ( m 0  m )c 2 Q Q 1  m0   m  m Li  2  m  m n  4,8  4,0015  3,016  1,0087  6,014u 2 931,5 c c 1 2. Số hạt nhân Li trong 1g là N  .6,022.10 23 6 6,022.10 23 4,8MeV  7,7.1010 J Năng lượng tỏa ra là E = NQ = 6 23 20 Bài 2. Cho phản ứng hạt nhân: Na  X    10 Ne . 11 1. Viết phương trình đầy đủ. 2. Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng trên ra eV. Biết mNa = 22,983734u; mH = 1,007279u; mHe = 4,001506u; mNe = 19,986950u 1uc2 = 931,5MeV HD A  1 23 A 4 20 23 1 4 20 1. Từ   10 Ne     10 Ne Na  X Na  1 p   11 Z 2 11 2 Z  1 Tháng 4 năm 2010 9
  10. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý 9 Be  11 H  6 Bài 3. Cho phản ứng hạt nhân: Li  X 4 3 a. Xác định X. b. Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng trên. Biết MBe = 9,01219u; mH = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,00260u 1uc2 = 931,5MeV. c. Biết hạt proton có động năng 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, Be bay ra với động năng 3,55MeV. Tìm động năng của hạt X. HD A  4 9 Be  11 H  6 A  X  24 He a. Li  X 4 3 z Z 2  b. Q  (m 0  m)c 2  (9,01219  1,00783  6,01513  4,0026)uc 2 = 2,133MeV > 0: Tỏa năng lượng 2 2 c. Theo ĐLBT năng lương ta có W p  m0 c  m.c  W He  W Li  WHe  Q  Wp  WLi  2,133  5,45  3,55  4,033MeV Bài 4. Một hạt  có động năng 4MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên, gây phản ứng:   14 N  11 H  X . Biết hai hạt bay ra sau phản ứng có cùng động năng. 7 a. Tính vận tốc mỗi hạt. b. Tính góc tạo bởi hướng bay các hạt sau phản ứng. Biết m  4,002603u ; m N  14,003074u ; 2 m H  1,007825u ; m X  16,999133u ; 1uc = 931,5MeV. HD a. 2 2 mH v H m X v X + Ta có W H  W X  (1)  2 2 + Theo bảo toàn động lượng ta có m v  m H v H  m X v X (2) Tháng 4 năm 2010 10
  11. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý W  Q + Theo BTNL có W  m 0 c 2  mc 2  2W X  W X  W H  (3) 2 Với Q = (4,002603+14,003074-1,007825-16,999133).931,5MeV = -1,193MeV(4) W  Q 4  1,193 + Từ (3)&(4)  W X  W H   1, 4MeV  W (5)  2 2 W  1,4 MeV 2W  2.1,4.1,6.10 13 v 2 + Từ W  mv  1,6.10 7 m / s  vH  m  1,007825.1,66055.10  27  2 2.1, 4.1,6.10 13  0, 4.10 7 m / s  4.10 6 m / s  vX   27 16,999133.1,66055.10 2.4.1,6.10 13 2W v   b. ta có 4,002603.1,66055.10  27 m C. Kết quả kiểm nghiệm Tôi lấy 10 học sinh 12A2 và 10 học sinh 12A3 cho cùng làm 10 bài tập (trong thời gian 15 phút) liên quan tới các dạng toán đã viết trong đề tài: + Với 10 học sinh 12A2 giảng dạy như chương trình SGK 12. + Với 10 học sinh 12A3 giảng dạy theo phương hướng của sáng kiến kinh nghiệm thì kết quả như sau: - Các em học sinh 12A3 thu được kết quả cao hơn kết quả các học sinh 12A2: . 10 em học sinh 12A2 có 6 em đạt yêu cầu. . 10 em học sinh 12A3 có 8 em đạt yêu cầu. Số điểm tám trở lên của 12A3 là 4, 12A2 là 2. - D. Ban giám khảo. 1. Nhận xét: ………………………………………………………………………………………… …………………………….……………………………………...................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Tháng 4 năm 2010 11
  12. GV: Bùi Xuân Diệu Trường THPT Nam Lý ........................................................................................................................................... ................................ 2. Đánh giá:………………………………………………………………………… Nam Lý, ngày 19 tháng 5 năm 2010 Người viết Bùi Xuân Diệu Tháng 4 năm 2010 12
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2