Đơn vị biên soạn: Trường DTNT tỉnh+ THPT Sông Lô
Đơn vị thẩm định: THPT Na Hang + THPT Thượng Lâm
CHUYÊN ĐỀ 7- LỚP 12
VẬT LÝ HẠT NHÂN (9 tiết)
Buổi 1- Tiết 1,2,3
CẤU TẠO HẠT NHÂN. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. CẤU TẠO HẠT NHÂN
1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:
Hạt sơ cấp (nuclon)
Khối lượng theo kg
Khối lượng theo u
(1u =1,66055.10 -27 kg)
Điện tích
Prôtôn:
mp = kg
mp =1,00728u
+ 1,6.10-19 C
Nơtrôn:
mn = kg
mn =1,00866u
0
2. Kí hiệu hạt nhân:
+= số nuclon : số khối
+= số prôtôn = điện tích hạt nhân
+: số nơtrôn
3. Bán kính hạt nhân nguyên tử: (m)
Ví dụ: + Bán kính hạt nhân : R = 1,2.10-15m
+ Bán kính hạt nhân : R = 3,6.10-15m
4. Đồng vị: là những nguyên tử có cùng số prôtôn (), nhưng khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A)
Ví dụ: Hiđrô có ba đồng vị:
5. Đơn vị khối lượng nguyên tử
+ : có giá trị bằng khối lượng đồng vị Cacbon
+ ;
II. NĂNG LƯỢNG CỦA HẠT NHÂN
1. Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2.
Khối lượng động: m = .; mo là khối lượng nghỉ
2. Độ hụt khối của hạt nhân ; Với
3. Năng lượng liên kết của hạt nhân
+ Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt).
+ Hay :
4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
+ Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn e = .
+ Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. (A = 50-->80)
5. Thể tích hạt nhân : (coi hạt nhân hình cầu bàn kính R)
6. Khối lượng riêng của hạt nhân :
B. BÀI TẬP LUYỆN TẬP (theo dạng - theo mức độ)
I. CẤU TẠO HẠT NHÂN
Dạng 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân:
1. Phương pháp:
- Kí hiệu hạt nhân:
- Khối lượng của các hạt p, n theo u
2. Ví dụ
Câu 1: Xác định cấu tạo hạt nhân , , ( Tìm số Z prôtôn và số N nơtron)
+ có cấu tạo gồm: Z=92 , A = 238 Þ N = A – Z = 146. Đáp án: : 92 prôtôn ; 146 nơtron
+ gồm : Z= 11 , A = 23 Þ N = A – Z = 12 Đáp án: : 11 prôtôn ; 12 nơtron
+ gồm : Z= 2 , A = 4 Þ N = A – Z = 2 Đáp án: : 2 prôtôn ; 2 nơtron
Dạng 2: Tính số hạt nhân nguyên tử và số nơtron, prôtôn có trong m lượng chất hạt nhân.
1. Phương pháp:
Cho khối lượng m hoặc số mol của hạt nhân . Tìm số hạt p , n có trong mẫu hạt nhân đó .
* Nếu có khối lượng m suy ra số hạt hạt nhân X là : N = (hạt) .
* Số mol : . Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol
* Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.NA (hạt).
+Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron.
=>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt notron.
2. VD1. Khối lượng nguyên tử của rađi Ra226 là m = 226,0254 u .
a/ Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ?
b/ Tính ra kg của 1 mol nguyên tử Rađi , khối lượng 1 hạt nhân , 1 mol hạt nhân Rađi?
c/ Tìm khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức : r = r0.A1/3 .
với r0 = 1,4.10—15m , A là số khối .
d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân , năng lượng liên kết riêng , biết mp = 1,007276u ,
mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c2 .
HD Giải :
a/ Rađi hạt nhân có 88 prôton , N = A- Z = 226 – 88 = 138 nơtron
b/ Khối lượng 1 nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg
Khối lượng một mol : mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3 kg = 226,17g
Khối lượng một hạt nhân : mhn = m – Zme = 259,977u = 3,7524.10—25kg
Khối lượng 1mol hạt nhân : mmolhn = mnh.NA = 0,22589kg
c/ Thể tích hạt nhân : V = 4pr3/3 = 4pr03A/ 3 .
Khối lượng riêng của hạt nhân : D =
d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân : DE = Dmc2 = {Zmp + (A – Z)mn – m}c2 = 1,8197u
DE = 1,8107.931 = 1685 MeV
Năng lượng liên kết riêng : e = DE/A = 7,4557 MeV.
3. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
Mức độ 1,2:
Câu 1: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ có:
A. 92 electron và tổng số proton và electron là 235
B. 92 proton và tổng số proton và electron là 235
C. 92 proton và tổng số proton và nơtron là 235
D. 92 proton và tổng số nơtron là 235
Câu 2: Nhân Uranium có 92 proton và 143 notron kí hiệu nhân là
A. B. C. D.
Câu 3: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nhôm
A. Số prôtôn là 13. B. Hạt nhân Al có 13 nuclôn.
C. Số nuclôn là 27. D. Số nơtrôn là 14.
Câu 4. Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) và đơn vị khối lượng nguyên tử u.
A. mP > u > mn B. mn < mP < u C. mn > mP > u D. mn = mP > u
Câu 5. Phát biểu nào là sai?
A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền.
B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtron) khác nhau gọi là đồng vị.
C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau.
D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Câu 6. Hạt nhân có cấu tạo gồm:
A. 33 prôton và 27 nơtron B. 27 prôton và 60 nơtron
C. 27 prôton và 33 nơtron D. 33 prôton và 27 nơtron
Câu 7: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân
A. 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron
C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron
Câu 8. Cho hạt nhân . Hãy tìm phát biểu sai.
A. Hạt nhân có 6 nơtrôn. B. Hạt nhân có 11 nuclôn.
C. Điện tích hạt nhân là 6e. D. Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u.
Câu 9. So với hạt nhân , hạt nhân có nhiều hơn
A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn.
C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn.
Câu 10: Hạt nhân có:
A. 35 nơtron B. 35 nuclôn C. 17 nơtron D. 18 proton.
Mức độ 3,4:
Câu 11: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol của hạt nhân urani là 238 gam / mol.
Số nơtron trong 119 gam urani là :
A. hạt B. hạt C hạt D. hạt
Câu 12. Cho số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1. Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt I là :
A. 3,952.1023 hạt B. 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt
Câu 13: Biết NA = 6,02.1023 mol-1. Trong 59,50g có số nơtron xấp xỉ là
A. 2,38.1023. B. 2,20.1025. C. 1,19.1025. D. 9,21.1024.
Câu 14: Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó. Số prôtôn (prôton) có trong 0,27 gam Al1327 là
A. 6,826.1022. B. 8,826.1022. C. 9,826.1022. D. 7,826.1022.
II. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
1. Phương pháp: Vận dụng công thức tính độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng, hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng
2. Ví dụ
Câu 1 : Khối lượng của hạt là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là mN = 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u. Tính độ hụt khối của hạt nhân ?
HD giải
-Xác định cấu tạo hạt nhân có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= 6 notron
- Độ hụt khối: = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u = 0,07u.
Đáp số: Dm = 0,07u
Câu 2: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri ? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c2.
A. 2,431 MeV. B. 1,122 MeV. C. 1,243 MeV. D. 2,234MeV.
HD Giải :Độ hụt khối của hạt nhân D : Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u
Năng lượng liên kết của hạt nhân D : Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV . Chọn D.
Câu 3. Cho . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = 55,9349u
HD giải: + Ta có

3. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
Mức độ 1+2
Câu 1: Đơn vị khối lượng nguyên tử là
A. khối lượng của một nơtron.
B. khối lượng của một prôtôn.
C. khối lượng của một nguyên tử hiđrô.
D. khối lượng bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon.
Câu 2 Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân
A. có thể âm hoặc dương. B. càng lớn, thì càng kém bền vững.
C. càng nhỏ, thì càng bền vững. D. càng lớn, thì càng bền vững.
Câu 3: Trong vật lí hạt nhân, so với khối lượng của đồng vị cacbon thì một đơn vị khối lượng nguyên tử u nhỏ hơn
A. lần. B. lần. C. 6 lần. D. 12 lần.
Câu 4: Hạt nhân có khối lượng là 59,919u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Độ hụt khối của hạt nhân là
A. 0,565u B. 0,536u C. 3,154u D. 3,637u
Câu 5: Biết khối lượng của hạt nhân U238 là 238,00028u, khối lượng của prôtôn và nơtron là mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2. Năng lượng liên kết của Urani là bao nhiêu?
A. 1400,47 MeV B. 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D. 1874 MeV
Câu 6: Biết khối lượng của prôtôn mp=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng của hạt nhân đơteri mD=2,0136u và 1u=931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân nguyên tử đơteri là
A. 1,12MeV B. 2,24MeV C. 3,36MeV D. 1,24MeV
Mức độ 3+4 :
Câu 7. Hạt nhân hêli (He) có năng lượng liên kết là 28,4MeV; hạt nhân liti (Li) có năng lượng liên kết là 39,2MeV; hạt nhân đơtêri (D) có năng lượng liên kết là 2,24MeV. Hãy sắp theo thứ tự tăng dần về tính bền vững của chúng:
A. liti, hêli, đơtêri. B. đơtêri, hêli, liti. C. hêli, liti, đơtêri. D. đơtêri, liti, hêli.
Câu 8. Hạt a có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2. Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt a, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là
A. 2,7.1012J B. 3,5. 1012J C. 2,7.1010J D. 3,5. 1010J
Câu 9: Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành các nuclôn riêng biệt bằng
A. 72,7 MeV. B. 89,4 MeV. C. 44,7 MeV. D. 8,94 MeV.
Câu 10. Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; Ar ; Li lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u và 1u = 931,5 MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Li thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Ar
A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV. B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.
C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV. D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.
Buổi 2- Tiết 4,5,6
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1. Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi của hạt nhân.

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
a. Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)
b. Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)
c. Định luật bảo toàn động lượng:
d. Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Với E là năng lượng nghỉ; K là động năng của hạt
- Liên hệ giữa động lượng và động năng hay
3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
+ Khối lượng trước và sau phản ứng: m0 = m1+m2 và m = m3 + m4
+ Năng lượng W: -Trong trường hợp : (J)
-Trong trường hợp :
Nếu m0 > m: : phản ứng tỏa năng lượng;
Nếu m0 < m : : phản ứng thu năng lượng
B. BÀI TẬP LUYỆN TẬP (theo dạng - theo mức độ)
1. Các dạng bài tập
Dạng 1: Xác định hạt nhân chưa biết
a. Phương pháp: dựa vào bảo toàn điện tích, bảo toàn số A
hay
b. Ví dụ
Câu 1. Trong phản ứng sau đây : n + U → Mo + La + 2X + 7β– ; hạt X là
A. Electron B. Proton C. Hêli D. Nơtron
Giải : Ta phải xác định được điện tích và số khối của các tia & hạt còn lại trong phản ứng : n ; β–
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối ta được : 2 hạt X có
2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 0
2A = 1 + 235 – 95 – 139 – 7.0 = 2 .
Vậy suy ra X có Z = 0 và A = 1. Đó là hạt nơtron n . Chọn đáp án : D
Dạng 2: Tìm năng lượng phản ứng hạt nhân (tỏa ra hoặc thu vào)
a. Phương pháp:
- Năng lượng toả ra : Wtỏa = (m0 – m).c2 = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 MeV
Năng lượng thu vào: Wthu = (m – m0).c2 =( ∑ Δm trước– ∑ Δm sau)c2 MeV.
-Suy ra năng lượng toả ra trong m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) : E = Q.N = Q. MeV
b. Ví dụ
Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân:. Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2 . Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng :
A. 15,017 MeV. B. 17,498 MeV. C. 21,076 MeV. D. 200,025 MeV.
Tóm tắt Giải
DT= 0,009106 u Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo DD= 0,002491 u độ hụt khối của các chất.
DHe = 0,030382 u Þ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước và sau phản ứng.
1u = 931,5 MeV/c2 Hạt nhân X là ≡ là nơtron nên có Δm = 0.
DE ? DE = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH + ΔmT ).c2 = 17,498 MeV
Chọn đáp án : B
Dạng 3. Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt nhân .
a. Phương pháp: Áp dụng bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng toàn phần
+ Định luật bảo toàn động lượng:
+ Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Với E là năng lượng nghỉ; K là động năng của hạt
- Liên hệ giữa động lượng và động năng hay
b. Ví dụ
Câu 1. Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti () đứng yên. Giả sử sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia g. Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Viết phương trình phản ứng và tính động năng của mỗi hạt sinh ra.
Giải . Phương trình phản ứng: p + Li ® 2He.
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: Wđp + DW = 2WđHe ð WđHe = = 9,5 MeV.
Câu 2. Bắn một prôtôn vào hạt nhân 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 độ của hạt nhân X là
Pp
PHe
PHe
600
A. 4. B. . C. 2. D. .
HD
Phương trình phản ứng hạt nhân
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, từ hình vẽ
Pp = PHe Chọn A
2. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
Mức độ 1+2
Câu 1. Cho phản ứng hạt nhân , hạt nhân X là hạt nào sau đây?
A. α; B. β-; C. β+; D. N.
Câu 2. Cho phản ứng hạt nhân , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây?
A. α; B. ; C. ; D. P.
Câu 3. Trong dãy phân rã phóng xạ có bao nhiêu hạt a và b được phát ra?
A. 3a và 7b. B. 4a và 7b. C. 4a và 8b. D. 7a và 4b
Câu 4. Kết quả nào sau đây là sai khi nói về khi nói về định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích?
A. A1 + A2 = A3 + A4. B. Z1 + Z2 = Z3 + Z4.
C. A1 + A2 + A3 + A4 = 0 D. A hoặc B hoặc C đúng.
Câu 5. Cho phản ứng hạt nhân , hạt nhân X là hạt nào sau đây?
A. α; B. β-; C. β+; D. n
Câu 6. Chọn câu Đúng. Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng
A. thường xảy ra một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nặng hơn.
B. thành hai hạt nhân nhẹ hơn khi hấp thụ một nơtron.
C. thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một ntrron chậm.
D. thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thường xảy ra một cách tự phát.
Câu 7. Chọn phương án Đúng. Đồng vị có thể hấp thụ một nơtron chậm là:
A. . B. . C. . D. .
Câu 8. Chọn phương án Đúng. Gọi k là hệ số nhận nơtron, thì điều kiện cần và đủ để phản ứng dây chuyền xảy ra là:
A. k < 1. B. k = 1. C. k > 1; D. k > 1.
Mức độ 3+4
Câu 9. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân thành 3 hạt α là bao nhiêu?(biết mC=11,9967u, mα = 4,0015u).
A. ΔE = 7,2618J. B. ΔE = 7,2618MeV.C. ΔE = 1,16189.10-19J. D. ΔE = 1,16189.10-13MeV.
Câu 10. Cho phản ứng hạt nhân , khối lượng của các hạt nhân là mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2. Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?
A. Toả ra 4,275152MeV. B. Thu vào 2,67197MeV.
C. Toả ra 4,275152.10-13J. D. Thu vào 2,67197.10-13J.
Câu 11. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì toả ra năng lượng là:
A. 8,21.1013J; B. 4,11.1013J; C. 5,25.1013J; D. 6,23.1021J.
Câu 12. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu u rani, có công suất 500.000kW, hiệu suất là 20%. Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là:
A. 961kg; B. 1121kg; C. 1352,5kg; D. 1421kg.
Câu 13: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, để gây ra phản ứng
11P + 73Li ® 2a . Biết phản ứng tỏa năng lượng và hai hạt a có cùng động năng. Lấy khối lượng các hạt theo đơn vị u gần bằng số khối của chúng. Góc j tạo bởi hướng của các hạt a có thể là:
A. Có giá trị bất kì. B. 600 C. 1600 D. 1200
Câu 14: Người ta dùng Prôton có động năng Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân đứng yên sinh ra hạt và hạt nhân liti (Li). Biết rằng hạt nhân sinh ra có động năng và 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.
Be
Giải câu 13: Theo ĐL bảo toàn động lượng:
PP = Pa1 + Pa2
P2 = 2mK K là động năng
cos = = = ==
cos =
KP = 2Ka + DE => KP - DE = 2Ka => KP > 2Ka
cos = > => > 69,30 hay j > 138,60 Do đó ta chọn đáp án C: góc j có thể 1600
j/2
Giải câu 14: Phương trình phản ứng:
Theo ĐL bảo toàn động lượng:
Pp = Pa + PLi
= +
2mLiKLi = 2maKa + 2mpKp -------> KLi =
KLi = = 3,575 (MeV)
Buổi 3 - Tiết 7,8,9
PHÓNG XẠ - PHÂN HẠCH - NHIỆT HẠCH
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
V. PHÓNG XẠ:
1. Phóng xạ: là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các hạt nhân khác.
2. Các tia phóng xạ
- Phóng xạ : hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn:

- Phóng xạ : hạt nhân con tiến một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn:

- Phóng xạ : hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn:

- Phóng xạ : Sóng điện từ có bước sóng rất ngắn:

So sánh Bản chất và tính chất của các loại tia phóng xạ
Loại Tia
Bản Chất
Tính Chất
(a)
-Là dòng hạt nhân nguyên tử Heli (), chuyển động với vận tốc cỡ 2.107m/s.
-Ion hoá rất mạnh.
-Đâm xuyên yếu.
- Bị lệch trong điện trường
(b-)
-Là dòng hạt êlectron , vận tốc
-Ion hoá yếu hơn nhưng đâm xuyên mạnh hơn tia a.
- Bị lệch trong điện trường
(b+)
-Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi là pozitron) , vận tốc .
(g)
-Là bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10-11 m), là hạt phôtôn có năng lượng rất cao
-Ion hoá yếu nhất, đâm xuyên mạnh nhất.
- Không bị lệch trong điện trường
3. Định luật phóng xạ
a. Chu kì bán rã (T): là thời gian để một nửa số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác.
b. Hằng số phóng xạ: (đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ)
c. Định luật phóng xạ:
Theo số hạt (N)
Theo khối lượng (m)
: số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm ban đầu.
: số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian .
: khối lượng phóng xạ ở thời điểm ban đầu.
: khối lượng phóng xạ còn lại sau thời gian .
V. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
1. Phản ứng phân hạch:
a. ĐN: Phản ứng phân hạch là một hạt nhân rất nặng như Urani () hấp thụ một nơtrôn chậm sẽ vỡ thành hai hạt nhân trung bình, cùng với một vài nơtrôn mới sinh ra.

b. Phản ứng phân hạch dây chuyền: Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phân hạch ( là hệ số nhân nơtrôn).
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền không thể xảy ra.
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và điều khiển được.
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền xảy ra không điều khiển được.
- Ngoài ra khối lượng phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn .
2. Phản ứng nhiệt hạch
a. ĐN: Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.
VD
b. Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch
- Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ.
- Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ.
c. Năng lượng nhiệt hạch
- Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn.
- Nhiên liệu nhiệt hạch là vô tận trong thiên nhiên: đó là đơteri, triti rất nhiều trong nước sông và biển.
- Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch sạch hơn so với phản ứng phân hạch vì không có bức xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường.
B. BÀI TẬP LUYỆN TẬP (theo dạng - theo mức độ)
IV. PHÓNG XẠ. ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ
1. Các dạng bài tập
Dạng 1. Xác định lượng chất còn lại (N hay m), độ phóng xạ:
a. Phương pháp: Vận dụng công thức:
-Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : .
-Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t :
- Độ phóng xạ: ; hay Với :
- Công thức tìm số mol :
b. Ví dụ
Câu 1: Chất Iốt phóng xạ I dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Nếu nhận được 100g chất này thì sau 8 tuần lễ còn bao nhiêu?
A. 0,87g B. 0,78g C. 7,8g D. 8,7g
HD Giải : t = 8 tuần = 56 ngày = 7.T .Suy ra sau thời gian t thì khối lượng chất phóng xạ I còn lại là :
= 0,78 gam . Chọn đáp án B.
Câu 2 : Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 3,8 ngày. Sau thời gian 11,4 ngày thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu?
A. 25%. B. 75%. C. 12,5%. D. 87,5%.
HD Giải : T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày . Do đó ta đưa về hàm mũ để giải nhanh như sau :
= 12,5% Chọn : C.
Dạng 2: Xác định lượng chất đã bị phân rã :
a. Phương pháp:
- Cho khối lượng hạt nhân ban đầu m0 ( hoặc số hạt nhân ban đầu N0 ) và T . Tìm khối lượng hạt nhân hoặc số hạt nhân đã bị phân rã trong thời gian t ?
- Khối lượng hạt nhân bị phân rã: Δm =
- Số hạt nhân bị phân rã là : ΔN =
b. Ví dụ
Câu 1: Tính số hạt nhân bị phân rã sau 1s trong 1g Rađi Ra . Cho biết chu kỳ bán rã của Ra là 1580 năm. Số Avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1.
A. 3,55.1010 hạt. B. 3,40.1010 hạt. C. 3,75.1010 hạt. D. 3,70.1010 hạt.
HD Giải: Số hạt nhân nguyên tử có trong 1 gam 226Ra là : N0 = hạt
Suy ra số hạt nhân nguyên tử Ra phân rã sau 1 s là :
hạt . Chọn D.
Dạng 3. Xác định khối lượng của hạt nhân con:
a. Phương pháp:
- Cho phân rã : + tia phóng xạ . Biết m0 , T của hạt nhân mẹ.
Ta có : 1 hạt nhân mẹ phân rã thì sẽ có 1 hạt nhân con tao thành.
Do đó : ΔNX (phóng xạ) = NY (tạo thành)
-Số mol chất bị phân rã bằng số mol chất tạo thành
-Khối lượng chất tạo thành là . Tổng quát : mcon =
-Hay Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t

Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành
NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô.
b. Ví dụ
Câu 1 : Pôlôni Po là một chất phóng xạ có chu kì bán rã 140 ngày đêm. Hạt nhân pôlôni phóng xạ sẽ biến thành hạt nhân chì (Pb) và kèm theo một hạt a. Ban đầu có 42 mg chất phóng xạ pôlôni. Tính khối lượng chì sinh ra sau 280 ngày đêm.
HD Giải . Ta có: mPb = m0.(1 - ) = 31,1 mg.
Dạng 4. Xác định chu kì bán rã T.
a. Phương pháp
- Dựa vào liên hệ giữa chu kì bán rã và hằng số phóng xạ:
- Dựa vào công thức định luật phóng xạ (giải hàm số mũ, loga)
b. Ví dụ
Câu 1 : Một lượng chất phóng xạ sau 12 năm thì còn lại 1/16 khối lượng ban đầu của nó. Chu kì bán rã của chất đó là
A. 3 năm B. 4,5 năm C. 9 năm D. 48 năm
HD Giải : Ta có == Þ== 3 năm . Chon đáp án A. 3 năm
Dạng 5. Xác định thời gian phóng xạ t, tuổi thọ vật chất.
a. Phương pháp:
Lưu ý : các đại lượng m & m0 , N & N0 , H –&H0 phải cùng đơn vị ..
Tuổi của vật cổ: hay .
b. Ví dụ
Câu 1: Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã T. Cứ sau một khoảng thời gian bằng bao nhiêu thì số hạt nhân bị phân rã trong khoảng thời gian đó bằng ba lần số hạt nhân còn lại của đồng vị ấy?
A. 2T. B. 3T. C. 0,5T. D. T.
Giải : Dm=3m. Theo đề , ta có : t = 2T.
2. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
Mức độ 1+2
Câu 1. Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha?
A. Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ()
B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện.
C. Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.
D. Khi đi trong không khí, tia anpha làm ion hoá không khí và mất dần năng lượng.
Câu 2. Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung của định luật phóng xạ? (với m0 là khối lượng của chất phóng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t, l là hằng số phóng xạ).
A. . B. ; C. ; D.
Câu 3. Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới đây là không đúng?
A. Tia α, β, γ đều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau.
B. Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử.
C. Tia β là dòng hạt mang điện.
D. Tia γ là sóng điện từ.
Câu 4. Chọn đáp án đúng: Trong phóng xạ hạt nhân biến đổi thành hạt nhân thì
A. Z = (Z + 1); A = A; B. Z = (Z - 1); A = A
C. Z = (Z + 1); A = (A - 1); D. Z = (Z - 1); A = (A + 1)
Câu 5. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli .
B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện tia α bị lệch về phía bản âm.
C. Tia α ion hóa không khí rất mạnh.
D. Tia α có khả năng đâm xuyên mạnh nên được sử dụng để chữa bệnh ung thư.
Câu 6: Chất Iốt phóng xạ I dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Nếu nhận được 100g chất này thì sau 8 tuần lễ còn bao nhiêu?
A. 0,87g B. 0,78g C. 7,8g D. 8,7g
HD Giải : t = 8 tuần = 56 ngày = 7.T .Suy ra sau thời gian t thì khối lượng chất phóng xạ I còn lại là :
= 0,78 gam . Chọn đáp án B.
Câu 7: Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là
A. N0 /6 B. N0 /16. C. N0 /9. D. N0 /4.
HD Giải : t1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là N1, theo đề ta có :
Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là N2, ta có :
. Hoặc N2 = Chọn: C
Câu 8 : Hạt nhân Na phân rã β– và biến thành hạt nhân X . Số khối A và nguyên tử số Z có giá trị
A. A = 24 ; Z =10 B. A = 23 ; Z = 12 C. A = 24 ; Z =12 D. A = 24 ; Z = 11
Câu 9 : Phương trình phóng xạ của Pôlôni có dạng:.Cho chu kỳ bán rã của Pôlôni T=138 ngày. Khối lượng ban đầu m0=1g. Hỏi sau bao lâu khối lượng Pôlôni chỉ còn 0,707g?
A: 69 ngày B: 138 ngày C: 97,57 ngày D: 195,19 ngày
Hd giải: Tính t: = => t=== 69 ngày (Chọn A)
Câu 10 : Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã T. Cứ sau một khoảng thời gian bằng bao nhiêu thì số hạt nhân bị phân rã trong khoảng thời gian đó bằng ba lần số hạt nhân còn lại của đồng vị ấy?
A. 2T. B. 3T. C. 0,5T. D. T.
Giải : Dm=3m. Theo đề , ta có : t = 2T.
Chọn đáp án : A
Mức độ 3+4
Câu 11. Một lượng chất phóng xạ có khối lượng m0. Sau 5 chu kỳ bán rã khối lượng chất phóng xạ còn lại là
A. m0/5; B. m0/25; C. m0/32; D. m0/50

onthicaptoc.com Bài tập có đáp án chi tiết về vật lý hạt nhân môn vật lý lớp 12