Các Dạng Bài Tập Phản ứng Hạt Nhân Có Lời Giải - Vật Lí Lớp 12
Có thể bạn quan tâm
Các dạng bài tập Phản ứng hạt nhân có lời giải
Với Các dạng bài tập Phản ứng hạt nhân có lời giải Vật Lí lớp 12 tổng hợp các dạng bài tập, 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Phản ứng hạt nhân từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 12.
Dạng 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân
Xem chi tiết
Dạng 2: Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân
Xem chi tiết
Dạng 3: Tính động năng, động lượng trong phản ứng hạt nhân
Xem chi tiết
40 bài tập trắc nghiệm Phản ứng hạt nhân có lời giải
Xem chi tiết
Cách viết phương trình phản ứng hạt nhân
A. Phương pháp & Ví dụ
1. Phương pháp
Sử dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối để viết phương trình.
Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 + A2 = A3 + A4
Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Z1 + Z2 = Z3 + Z4
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Trong phản ứng sau đây : hạt X là
A. Electron B. Proton C. Hêli D. Nơtron
Hướng dẫn:
Ta phải xác định được điện tích và số khối của các tia và hạt còn lại trong phản ứng :
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 .
Ví dụ 2: Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và bao nhiêu lần phóng xạ β– thì hạt nhân biến đổi thành hạt nhân ?
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–
Hướng dẫn:
- Theo đề ta có quá trình phản ứng:
- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được :
Vậy có 6 hạt α và 4 hạt β– → Chọn đáp án : D.
Cách tính năng lượng của phản ứng hạt nhân
A. Phương pháp & Ví dụ
1. Phương pháp
Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
Cách 1: Tính theo khối lượng: ΔE = Δm.c2 = (m - mo).c2
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: K1 + K2 + ΔE = K3 + K4 ⇒ ΔE = Ksau - Ktrước
ΔE là năng lượng phản ứng hạt nhân
là động năng chuyển động của hạt X
Cách 3: Tính theo năng lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối
ΔE = Eliên kết sau - Eliên kết trước = (Δmsau - Δmtrước).c2
- Tính lượng nhiên liệu dựa trên công thức Q = mq = ΔE , q là năng suất tỏa nhiệt (J/kg).
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân . Độ hụt khối của các hạt nhân tương ứng là: ΔmA, ΔmB, ΔmC, ΔmD. Thiết lập biểu thức tính độ hụt khối của phản ứng, từ đó suy ra công thức tính năng lượng tỏa ra của phản ứng.
Hướng dẫn:
Xét các hạt nhân A, B, C, D ta có:
Độ hụt khối của phản ứng:
Δm = (mA + mB) - (mC + mD)
= [(Z1 + Z2) - (Z3 + Z4)]mp + [(N1 + N2) - (N3 + N4)]mn - (ΔmA + ΔmB) + (ΔmC + ΔmD)
= (ΔmC + ΔmD) - (ΔmA + ΔmB)
(Độ hụt khối của phản ứng
= ∑ Khối lượng hạt nhân trước - ∑ Khối lượng hạt nhân sau phản ứng
= ∑Độ hụt khối của các hạt nhân sau - ∑Độ hụt khối của các hạt nhân sau)
Năng lượng tỏa ra của phản ứng:
ΔE = Δmc2 = (mA + mB).c2 - (mC + mD).c2 = [(mC + mD) - (mA + mB)].c2
ΔE = Δmc2 = (ΔEC + ΔED) - (ΔEA + ΔEB)
Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân . Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng. Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào. Biết mBe = 9,01219 u; mP = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2.
Hướng dẫn:
Ta có: mo = mBe + mP = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u.
Vì mo > m nên phản ứng tỏa năng lượng, năng lượng tỏa ra:
W = (mo – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV.
Ví dụ 3: cho phản ứng hạt nhân: . Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli.
Hướng dẫn:
- Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli:
- Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng nhiệt hạch:
E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV
Ví dụ 4: Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị Thôri 230 Th . Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV, của 234U là 7,63 MeV, của 230Th là 7,7 MeV.
A. 10,82 MeV. B. 13,98 MeV. C. 11,51 MeV. D. 17,24 MeV.
Hướng dẫn:
Wrα = 7,1 MeV → Đây là bài toán tính năng lượng toả ra của một phân rã
WrU = 7,63 MeV → phóng xạ khi biết Wlk của các hạt nhân trong phản ứng .
WrTH = 7,7 MeV. → Nên phải xác định được Wlk từ dữ kiện Wlk riêng của đề bài.
ΔE ?
Wlk U = 7,63.234 = 1785,42 MeV ,
Wlk Th = 7,7.230 = 1771 MeV ,
Wlk α = 7,1.4= 28,4 MeV
Cách tính động năng, động lượng trong phản ứng hạt nhân
A. Phương pháp & Ví dụ
1. Phương pháp
Xét một hạt nhân khối lượng m, chuyển động với vận tốc v thì động năng và động lượng của hạt tương ứng là:
Xét một phản ứng hạt nhân: . Để tìm động năng và động lượng 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 (*) 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
Ví dụ 1: Một nơtơron có động năng Kn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản ứng: . Cho mn = 1,00866 u; mX = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u. Biết 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.
Hướng dẫn:
Bước 1: Phương trình phản ứng:
Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
Biểu diễn các vecto động lượng như hình vẽ, ta được:
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
Bước 4: Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:
Tính góc hợp bởi Px, Pn:
Ta có:
Ví dụ 2: Hạt nhân 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.
Hướng dẫn:
Bước 1: Phương trình phản ứng:
Bước 2: Theo định luật bảo toàn động lượng:
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:
Bước 4:
Ví dụ 3: Cho prôtôn có động năng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 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; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2. Coi phản ứng không kèm theo phóng xạ gamma giá trị của góc Φ là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
+ Phương trình phản ứng:
+ 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:
Suy ra φ = 83,07ο
Từ khóa » Bài Tập Về Vật Lý Hạt Nhân
-
Bài Tập Vật Lý Lớp 12 Năng Lượng Hạt Nhân, Vật Lý Phổ Thông
-
Các Dạng Bài Tập Hạt Nhân Nguyên Tử Có Lời Giải - Vật Lí Lớp 12
-
Các Dạng Bài Tập Chuyên đề Hạt Nhân Nguyên Tử
-
Các Dạng Bài Tập Về Hạt Nhân Nguyên Tử
-
Bài Tập Có đáp án Chi Tiết Về Vật Lý Hạt Nhân Môn Vật Lý Lớp 12
-
Tag: Bài Tập Vật Lý Hạt Nhân Có Lời Giải - Thư Viện Học Liệu
-
Các Bài Toán Về Vật Lí Hạt Nhân - 123doc
-
Phân Loại Và Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý Hạt Nhân 12(trương Văn ...
-
Tài Nguyên Trắc Nghiệm Phần Vật Lí Hạt Nhân | Thư Viện Vật Lý
-
Bài Tập Trắc Nghiệm Vật Lý Hạt Nhân - Có đáp án
-
Bài Tập Vật Lý Hạt Nhân Nguyên Tử
-
Bài Tập Trắc Nghiệm Hạt Nhân Nguyên Tử Hay Và Khó Có Lời Giải Chi Tiết
-
Bài ôn Tập Vật Lý 12: Một Số Bài Tập Về Vật Lí Hạt Nhân Hay
-
Chữa Bài Tập Vật Lý Hạt Nhân Buổi 1 - YouTube