Năng lượng nhỏ nhất để tách hạt nhân hêli 24 thành 2 phần giống nhau là bao nhiêu
|
Chương 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬChủ đề 21. TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂNA. TÓM TẮT LÍ THUYẾT1. Cấu tạo hạt nhâna. Kích thước hạt nhân− Hạt nhân tích điện dương +ze (z là số thứ tự trong bảng tuần hoàn).45− Kích thước hạt nhân rất nho, nho hơn kích thước nguyên tử 10 �10 lần.b. Cấu tạo hạt nhân− Hạt nhân được tạo thành bởi các nuclôn.+ Prôtôn (p), điện tích (+e).+ Nơtrôn (n), không mang điện.− Số prôtôn trong hạt nhân bằng Z (nguyên tử số).− Tống số nuclôn trong hạt nhân kí hiệu A (số khối).− Số nơtrôn trong hạt nhân là A − Z.c. Kí hiệu hạt nhânA− Hạt nhân của nguyên tố X được kí hiệu: Z X.110 1− Kí hiệu này vẫn được dùng cho các hạt sơ cấp: 1 p; 0 p; 1e .d. Đồng vị− Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác nhau số A.− Ví dụ. hiđrô có 3 đồng vị122Tiđrô thường 1 H (99,99%); Hiđrô nặng 1 H , còn gọi là đơ tê ri 1 D (0,015%); Hiđrô siêu lặng313, còn gọi là tritỉ 1 T , không bền, thời gian sống khoảng 10 năm.2. Khối lượng hạt nhâna. Đơn vị khối lượng hạt nhânH12− Đơn vị u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị 6 C ; lu = 1,66055.10−27kgb. Khối lượng và năng lượng hạt nhân− Theo Anh−xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồntại đồng thời và tì lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2: E = mc2, c: vận tốc ánh sáng trong chân không (c =3.108m/s).1 uc2 = 931,5 MeV → lu = 931,5 MeV/c2MeV/c2 được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân.− Chú ý:Một vật có khối lượng mo khi ờ trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượngmm01v2c2sẽ tăng lên thành m với m =Trong đó m0 khối lượng nghỉ và m là khối lượng động.2Trong đó: E 0 m0 c gọi là năng lượng nghỉ.W E E0 m m0 c2+ dchính là động năng của vật.B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN1. Bài toán liên quan đến tính chất và cấu tạo hạt nhân.4562. Bài toán liên quan đến thuyết tương đối hẹp.Dạng 1. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐÉN TÍNH CHẮT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂNAHạt nhân: Z X : có Z proton và A – Z nơtron.3Ví dụ 1: (CĐ 2007) Hạt nhân Triti ( 1 T ) cóA. 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn.C. 3 nuclôn, trong đó có 1 nơtrôn.B. 3 ncrtrôn (nơtron) và 1 prôtôn.D. 3 prôtôn và 1 ncrtrôn.Hướng dẫnHạt nhân Tritri có số proton Z = 1 và có số khối = số nuclon = 3 � Chọn A.Ví dụ 2: (ĐH − 2007) 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 làđồng vị.C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số ncrtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khácnhau.D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.Hướng dẫnCác đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn và có cùngtính chất hóa học � Chọn C.Ví dụ 3: Biết lu = 1,66058.10−27 (kg), khối lượng của He = 4,0015u. số nguyên tử trong lmg khíHe làA. 2,984. 1022B. 2,984. 1019C. 3,35. 1023D. 1,5.1020Hướng dẫn� Chọn D.Ví dụ 4: (CĐ−2008) Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số27khối của nó. Số prôtôn (prôton) có trong 0,27 gam 13 Al làA. 6,826.1022B. 8,826.1022C. 9,826.1022D. 7,826.1022Hướng dẫn0, 27.6, 02.1023. N A 13. 7,826.10 2227Số proton = 13.(Số gam/Khối lượng mol)� Chọn D.Ví dụ 5: (ĐH−2007) Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 /mol, khối lượng mol của urani U238 là 238g/mol. Số nơtrôn trong 119 gam urani U238 làA. 8,8.1025B. 1,2.1025C. 4,4.1025D. 2,2.1025Hướng dẫn119.N A 146..6,02.10 23 4, 4.10 25N nuclon 238 92 .128(Số gam/Khối lượng mol)� Chọn C.Ví dụ 6: Biết số Avôgađrô là 6,02.1023 /mol. Tính số phân tử oxy trong một gam khí CO 2 (O =15,999)A. 376.1020B. 188.1020C. 99.1020D. 198.1020Hướng dẫn457N O2 1 g 2.15,999 g .6, 02.1023 �188.1020 �Chọn B.Ví dụ 7: Biết số Avôgađrô là 6,02.1023/mol. Tính số nguyên tử Oxy trong một gam khí CO 2 là (C =12,011; O = 15,999)A. 137.1020B. 548.1020C. 274.1020D. 188.1020Hướng dẫn1 g N O 2N CO2 2..6, 02.1023 �274.1020 �12,0112.15,999g Chọn C.4 3VR .3Chú ý: Nếu coi hạt nhân là khối cầu thì thể tích hạt nhân làKhối lượng của hạt nhân xấp xỉ bằng: m =Au = A.1,66058.10−27 kg.Điện tích hạt nhân: Q = Z. 1,6.10−19 C.Khối lượng riêng hạt nhân: D = m/V.Mật độ điện tích hạt nhân: = Q/V. Ví dụ 8: Công thức gần đúng cho bán kính của hạt nhân là: R = 1,2.10 −15.(A)1/3 (m) (với A là sốkhối). Tính khối lượng riêng của hạt nhân 11Na23.A. 2,2.1017 (kg/m3).B. 2,3.1017 (kg/m3) C. 2,4.1017 (kg/m3). D. 2,5.1017 (kg/m3)Hướng dẫnm23uD �2,3.1017 kg / m3 �V 4 R 33Chọn BVí dụ 9: Công thức gần đúng cho bán kính của hạt nhân là R = 1,2.10 −15.(A)1/3 là số khối). Tínhmật độ điện tích của hạt nhân sắt 26Fe56.A. 8.1024 (C/m3).B. 1025 (C/m3).C. 7.1024 (C/m3).D. 8,5.1024(C/m3)Hướng dẫnQ 26.1, 6.1019 �1025 C / m 3 �4 3VR3Chọn BChú ý: Nếu một nguyên tố hóa học là hỗn hợp n nhiều đồng vị thì khối lượng trung bình củanó: m a1m1 a 2 m 2 ... a n m n , với a m lần lượt là hàm lượng và khối lượng của đồng vị thứ i.iim xm1 1 x m 2Trong trường hợp chỉ hai đồng vị:với c là hàm lượng của đồng vị 1.Ví dụ 10: Uran tự nhiên gồm 3 đồng vị chính là U238 có khối lượng nguyên tử 238,0508u (chiếm99,27%), U235 có khối lượng nguyên tử 235,0439u (chiếm 0,72%), U234 có khối lượng nguyêntử 234,0409u (chiếm 0,01%). Tính khối lượng trung bình.A. 238,0887uB. 238,0587uC. 237,0287uD. 238,0287uHướng dẫn97, 270, 720, 01m.238, 088u .235, 0439u .234, 0409u 238,0287u100100100� Chọn D.Ví dụ 11: Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử là 14,0067u gồm 2 đồng vị là N14 và N15 cókhối lượng nguyên tử lần lượt là 14,00307u và 15,00011u. Phần trăm của N15 trong nitơ tự nhiên:A. 0,36%B. 0,59%C. 0,43%D. 0,68 %458Hướng dẫnm xm1 1 x m 2 � 14,0067u x.15, 00011u 1 x .14, 00307u � x 0, 0036� Chọn A.BÀI TẬP TỰ LUYỆNBài 1: Biết lu = 1,66058.10-27 (kg), khối lượng của He4 = 4,0015u. Tổng số nuclôn có trong 1 mgkhí He làA. 3.1022B. 1,5. 1020C. 5. 1023D. 6.102023131Bài 2: Biết số Avôgađrô 6,02.10 /mol, khối lượng mol của 53I là 131 g/mol. Tìm nguyên tử iôtcó trong 200 g chất phóng xạ 53I131.A. 9,19.1021B. 9,19.1023C. 9,19.1022D. 9,19.1024Bài 3: Biết lu = 1,66058.10-27 (kg), khối lượng của Ne = 20,179u. số nguyên tử trong không khíNeon làA. 2,984. 1022B. 2,984. 1019C. 3,35. 1023D. 3,35. 102023Bài 4: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 /mol, khối lượng mol của natri Na23 là 23 g/mol. Số notrôntrong 11,5 gam natri Na23 làA. 8,8.1025B. 1,2.1025C. 36,12.1023D. 2,2.10232940Bài 5: (CĐ-2010)So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều honA. 11 nơtrôn và 6 prôtôn.B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn.C. 6 notion và 5 prôtòn.D. 5 nơtrôn và 12 prôtỏn.Bài 6: Công thức gần đúng cho bán kính của hạt nhân là R = 1,2.10 -15.(A)1/3 (m) (với A là số khối).Tính mật độ điện tích của hạt nhân vàng 79Au197.A. 8.1024 (C/m3)B. 9.1024 (C/m3)C. 7.1024 (C/m3)D. 8,5.1024 (C/m3)Bài 7: Khí clo là hỗn họp của hai đồng vị bền là 35Cl có khối lượng nguyên tử 34,969u hàm lượng75,4% và 37Cl có khối lượng nguyên tử 36,966u hàm lượng 24,6%. Khối lượng nguyên tử củanguyên tố hóa học clo làA. 35,45uB. 36,46uC. 35,47uD. 35,46uBài 8: Nguyên tố hóa học Bo có khối lượng nguyên tử là 10,81 lu gồm 2 đồng vị là B10 và B11 cókhối lượng nguyên tử lần lượt là 10,013u và 11,009u. Phần trăm của B10 trong nitơ tự nhiên:A. 20%B. 75%C. 35%D. 80%Bài 9: Phát biếu nào sau đây là SAI khi nói về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử?A. Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn.B. Số prôtôn trong hạt nhân đúng bằng số êlectron trong nguyên từ.C. Có hai loại nuclôn là prôtôn và nơtron.D. Bán kính nguyên tử lớn gấp 1000 lần bán kính hạt nhân.Bài 10: Phát biêu nào sau đây là SAI khi nói vê câu tạo của hạt nhân nguyên tử?A. Prôtôn trong hạt nhân mang điện tích +e.B. Nơtron trong hạt nhân mang điện tích -e.C. Tổng số các prôtôn và nơtron gọi là số khối.D. Khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở trong hạt nhân.Bài 11: Phát biểu nào sau đây là đúng? Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từA. các prôtonB. các nơtronC. các prôton và các notronD. các prôton, ncrtron và electronBài 12: Phát biêu nào sau đây là đúng? Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng cóA. số khối A bằng nhau.B. số prôton bằng nhau, số notron khác nhau.C. số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau.459D. khối lượng bằng nhau.Bài 13: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị lchối lượng?A. Kg.B. MeV/C.C. MeV/c2.D. uBài 14: Đơn vị khôi lượng nguyên tử u làA. một nguyên tử Hyđrô 1H1.B. một hạt nhân nguyên tứ Cacbon C11.C. 1/12 khối lượng của dồng vị Cacbon C12.D. 1/12 khối lượng của đồng vị Cacbon C13.Bài 15: Chọn câu đúng.A. Bán kính nguyên tử bằng bán kính hạt nhân.B. Điện tích nguyên tử khác 0.C. Khối lượng nguyên tử xấp xỉ khối lượng hạt nhân.D. Có hai loại nuclon là nơtrôn và phôtôn.Bài 16: Khẳng định nào là đúng về hạt nhân nguyên tử?A. Khối lượng nguyên tử xấp xỉ khối lượng hạt nhân.B. Bán kính của nguyên tử bằng bán kính hạt nhânC. Điện tích của nguyên tử bằng điện tích hạt nhân.D. Lực tĩnh điện liên kết các nuclôn trong hạt nhân.Bài 17: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hạt nhân nguyên từ?A. Hạt nhân trung hòa về điện.B. Hạt nhân có nguyên tử số Z thì chửa Z prôtôn.C. Số nuclôn bằng số khối A của hạt nhân.D. Số nơtrôn N bằng hiệu số khối A và số prôtôn Z.Bài 18: Số prôtôn và sồ nơtrôn trong hạt nhân 11Na23 lần lượt làA. 12 và 23.B. 11 và 23.C. 11 và 12.D. 12 và 11.Bài 19: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từA. các proton.B. các nơtrôn.C. các electron.D. các nuclôn.Bài 20: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về cấu tạo hạt nhân TritiA. Gồm 3 proton và 1 nơtron.B. Gồm 1 proton và 2 nơtron.C. Gồm 1 proton và 1 nơtron.D. Gồm 3 proton và 1 nơtron.Bài 21: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về hạt nhân đồng vị? Các hạt nhân đồng vịA. có cùng số Z nhưng khác nhau số A.B. có cùng số A nhung khác nhau số Z.C. có cùng số nơtron.D. có cùng so Z; cùng số A.235Bài 22: Nguyên tử của đồng vị phóng xạ 92U cóA. 92 prôtôn, tổng số nơtrôn và electron là 235.B. 92 electron, tổng số prôtôn và electron là 235.C. 92 nơtrôn, tổng số nơtrôn và electron là 235.D. 92 prôtôn, tổng số prôtôn, nơtrôn và electron là 235.Bài 23: cấu tạo của hạt nhân 13Al27 cóA. Z = 13, A = 27.B. Z = 27, A = 13C. Z = 13. A = 14D. Z = 27, A = 14Bài 24: Tìm câu đúng trong số các câu dưới đây. Hạt nhân nguyên tửA. có khối lượng bằng tổng khối lượng của tất cả các nuclon và các electrong trong nguyên tử.B. có điện tích bằng tổng điện tích của các proton trong nguyên tửC. có đường kính vào cỡ phần vạn lần đường kính của nguyên tử.D. nào cũng gồm các proton và nowtron, số proton luôn luôn bằng số nơ tron và bằng cácelectronBài 25: Hạt nhân phốt pho P31 cóA. 16 prôtôn và 15 nơtrôn.B. 15 prôtôn và 16 nơtrôn.C. 31 prôtôn và 15 nơtrôn.D. 15 prôtôn và 31 notrôn.460Bài 26: Khẳng định nào là đúng về cấu tạo hạt nhân?A. Trong ion đơn nguyên tử so nơtron bằng số electron.B. Trong hạt nhân số khối bằng số nơtron.C. Có một sô hạt nhân mà trong đó so proton bằng hoặc lớn hơn số nơtron.D. Các nuclôn ở mọi khoảng cách bất kỳ đều liên kết với nhau bởi lực hạt nhân.Bài 27: Vật chất hạt nhân có khối lượng riêng cỡA. trăm ngàn tấn trên cm3.B. trăm tấn trên cm3.3C. triệu tấn trên cm .D. trăm triệu tấn trên cm3.Bài 28: Cácbon có 4 đồng vị với sổ khối từ 11 - 14, trong đó 2 đồng vị bền vững nhất là:A. C12 và C13.B. C12 và C11.C. C12và C14.D. C13 và C11.Bài 29: Cácbon có 4 đồng vị với số khối từ 11 - 14, trong đó đồng vị C12 chiếm:A. 99%.B. 95%.C. 90%.D. 89%.238Bài 30: (CĐ - 2009) Biết N = 6,02.1023 mol-1. Trong 59,50 g 82 U có số nơtron xấp xi làAA. 2,38.1023.B. 2,20.1025.C. 1,19.1025.33Bài 31: (CĐ - 2012) Hai hạt nhân 1 T và 2 He có cùngA. số nơtron.B. số nuclôn,C. diện tích.1.D11.C21.A31.B2.B12.B22.A3.A13.B23.A4.C14.C24.B5.B15.C25.B6.B16.A26.C7.D17.A27.DD. 9,21.1024.D. số prôtôn.8.A18.C28.A9.D19.D29.A10.B20.B30.BDạng 2. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸPm0m0m; E mc 2 c2 .22vv1 21 2ccKhối lượng và năng lượng:����1Wd E E 0 mc 2 m 0 c 2 m m 0 c 2 � Wd m 0 c 2 � 1���v2� 1 2�c��Động năng:Ví dụ 1: (ĐH−2010) Một hạt có khối lượng nghỉ m 0. Theo thuyết tương đối, động năng của hạtnày khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) làA. 0,36 m0c2.B. 1,25 m0c2.C. 0,225 m0c2.D. 0,25 m0c2.Hướng dẫnm0m 1, 25m0 � Wd m m 0 c2 0, 25m 0 c 2 �v21 2cChọn D.Ví dụ 2: Khối lượng của electron chuyên động bằng hai lần khối lượng nghỉ của nó. Tìm tốc độchuyển động của electron. Coi tốc độ ánh sáng trong chân không 3.108 (m/s).A. 0.4.108m/sB. 2,59.108m/sC. 1,2.108m/sD. 2,985.108m/sHướng dẫn461mm0 2m 0 � 1 v2 1c 3 �v�2,59.108 m / s �222cv2c2Chọn B.Ví dụ 3: (ĐH−2011) Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượngnghỉ của nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằngA. 2,41.108m/s.B. 2,75.108 m/s.C. 1,67.108 m/s.D. 2,24.108 m/s.Hướng dẫnm011Wd E 0 � mc 2 m 0 c 2 m 0 c 2 � 2m 3m 0 � 2 3m 022v21 2c1v2 2c 5 �v�2, 24.108 m / s �2c33Chọn D.Ví dụ 4: Coi tốc độ ánh sáng trong chân không 3.108 (m/s). Khi năng lượng của vật biến thiên 4,19J thì khối lượng của vật biến thiên bao nhiêu?A. 4,65.10−17 kg.B. 4,55. 10−17 kg.C. 3,65. 10−17 kg. D. 4,69. 10−17 kg. Hướng dẫnEm 2 4,65.1017 kg �cChọn A.Ví dụ 5: Biết khối lượng của electron 9,1.10 −31 (kg) và tốc độ ánh sáng trong chân không 3.10 8(m/s). Có thể gia tốc cho electron đến động năng bằng bao nhiêu nếu độ tăng tương đối của khốilượng bằng 5%.A. 8,2.10−14 J.B. 8,7. 10−14 J.C. 4,1.10−15JD. 8,7.10−16 JHướng dẫnmm�0 0, 05m m0� m� Wd m 0 c 2 4,1.10 15 J �� 0m0�W mc 2 m c 20�dChọn C.Ví dụ 6: Biết khối lượng của electron 9,1.10 −31 (kg) và tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.10 8(m/s). Công cần thiết để tăng tốc một electron từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 0,5c làA. 8,2.10−14 J.B. 1,267. 10−14 J.C. 1,267.10−15JD. 8,7.10−16 JHướng dẫn�����2 � 11A Wd m0 c 2 � 1� 9,1.1031. 3.108 . � 1��1, 267.1014 J 22����v� 0,5�� 1 2�c��� Chọn B.Ví dụ 7: Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng toàn phầncủa nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằngA. 2,41.108 m/s.B. 2,75.108 m/s.C. l,67.108 m/s.D. 2,59.108 m/s.Hướng dẫn� 1mm01v2cWd m m 0 c 0,5mc � m 2m 0 ����� 1222v2 1c2 2462c 3�2,59.108 m / s �2Chọn D.Ví dụ 8: Vận tốc của 1 êlectron tăng tốc qua hiệu điện thế 105 V làA. 0,4.108 m/s.B. 0,8.108 m/s.C. 1,2.108 m/s.Hướng dẫn����2 � 1� v 1, 6.108 m / s e U �Wmcd02 ��v� 1 2 �c ��Chọn D. �vD. 1,6.108 m/s.BÀI TẬP TỰ LUYỆNBài 1: Khối lượng của vật tăng thêm bao nhiêu lần để vận tốc của nó tăng từ 0 đến 0,9 lần tốc độcủa ánh sángA. 2,3.B. 3.C. 3,2.D. 2,4.Bài 2: Tìm tốc độ của hạt mezon để năng lượng toàn phần của nó gấp 10 lần năng lượng nghỉ. Coitốc độ ánh sáng trong chân không 3.108 (m/s).A. 0.4.108 m/s.B. 0.8.108 m/s.C. 1,2.108 m/s.D. 2,985.108 m/s.8Bài 3: Coi tốc độ ánh sáng trong chân không 3.10 (m/s). Năng lượng của vật biến thiên bao nhiêunếu khối lượng của vật biến thiên một lượng bằng khối lượng của electron 9,1.10-31 (kg)?A. 8,2.10-14 J.B. 8,7. 10-14 J.C. 8,2.10-16 J.D. 8,7.10-16 J.Bài 4: Biết khối lượng của electron 9,1.10-31 (kg) và tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108(m/s). Động năng của một electron có tốc độ 0,99c làA. 8,2.10-14 JB. 1,267.10-14JC. l,267.1011s JD. 4,987.10-14 JBài 5: Một hạt có động năng bằng năng lượng nghỉ của nó. Coi tốc độ ánh sáng trong chân không3.108 (m/s). Tốc độ của hạt làA. 2.108m/sB. 2,5.108m/sC. 2,6.108m/sD. 2,8.108m/sBài 6: Một hạt có động năng bằng 2 lần năng lượng nghỉ của nó. Coi tốc độ ánh sáng trong chânkhông 3.108 (m/s). Tốc độ của hạt làA. 2,56.108m/sB. 0,56.108m/sC. 2,83.108m/sD. 0,65.108m/sBài 7: Khối lượng của hạt electrôn chuyển động lớn gấp hai lần khối lượng của nó khi đứng yên.Tìm động năng của hạt. Biết khối lượng của electron 9,1.10 -31 (kg) và tốc độ ánh sáng trong chânkhông 3.108 (m/s).A. 8,2.10-14 JB. 8,7.10-14JC. 8,2.1016JD. 8,7.10-16 J8Bài 8: Coi tốc độ ánh sáng trong chân không 3.10 (m/s). Để động năng của hạt bằng một nửanăng lượng nghỉ của nó thì vận tốc của hạt phải bằng bao nhiêu?A. 2,54.10WsB. 2,23.108m/sC. 2,22.108m/sD. 2,985.108m/sv c 8 /3Bài 9: Một hạt có khối lượng nghỉ m0 chuyển động với tốc độvới c là tốc độ ánhsáng trong chân không. Tỉ số giữa động năng và năng lượng nghỉ của hạt làA. 1.B. 2.C. 0,5.D.0,5 3 .Bài 10: Chọn phương án sai:A. Năng lượng nghỉ của một vật có giá trị nhỏ so với các năng lượng thông thường.B. Một vật có khối lượng m thì có năng lượng nghỉ E = m.c2.C. Năng lượng nghi có thê chuyên thành động năng và ngược lại.D. Trong vật lý hạt nhân khối lượng được đo bằng: kg; u và Mev/c2.Bài 11: Nếu một vật có khối lượng m thì có năng lượng E, biểu thức liên hệ E và m là:463A. E = mc2.B. E = mc.C. E = (m0 - m)c2;D. E = (m0 - m)c.Bài 12: Một hạt có khối lượng nghỉ m0. Theo thuyết tương đối, khối lượng động (khối lượng tươngđối tính) của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,8c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là:A. l,75m0.B. 5m0/3.C. 0,36m0.D. 0,25m0.Bài 13: Một hạt có khối lượng nghỉ m 0. Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyểnđộng với tốc độ 0,8c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) làA. 0,36m0c2.B. 1,25 m0c2.C. 0,225m0c2.D. 2m0c2/3.-31Bài 14: Biêt khôi lượng của electron 9,1.10 (kg) và tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.10 8(m/s). Công cần thiết để tăng tốc một electron từ trạng thái nghi đến tốc độ 0,6c làA. 8,2.10-14 J.B. 1,267.10-14J.C. 267.10-15 J.D. 2,0475.10-14 J1.A11.A2.D12.B3.A13.D4.D14.D5.C15.6.C16.7.A17.8.B18.9.B19.10.A20.Chủ đề 22. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂNA. TÓM TẮT LÍ THUYẾT1. Lực hạt nhân+ Lực hạt nhân (lực tương tác : trong hạt nhân mạnh) là một loại lực truyền tương tác giữa cácnuclôn+ Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10−15m)a. Độ hụt khối− Khối lượng của một hạt nhân luôn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thànhhạt nhân đó.m Zm p A Z m n m X− Độ chênh lệch khối lượng đó gọi là độ hụt khối của hạt nhân:b. Năng lượng liên kết2Wlk �Zm p A Z m n m x �c2��hay Wlk mc− Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân vớithừa số c2.c. Năng lượng liên kết riêng− Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.3. Phản ứng hạt nhâna. Định nghĩa và đặc tính− Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân.+ Phản ứng hạt nhân tự phát− Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác.+ Phản ứng hạt nhân kích thích− Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác.b. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân+ Bảo toàn điện tích.+ Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A).+ Bảo toàn năng lượng toàn phần.+ Bảo toàn động lượng.c. Năng lượng phản ứng hạt nhân− Phản ứng hạt nhân có thể toá năng lượng hoặc thu năng lượng:ΔE = (mtrước − msau)c2+ Nếu ΔE > 0 → phản ứng toá năng lượng:464+ Nếu ΔE < 0 → phản ứng thu năng lượng.B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN1. Bài toán liên quan đến năng lượng liên kết hạt nhân.2. Bài toán liên quan đến năng lượng phản ứng hạt nhân tỏa, thu.3. Bài toán liên quan đến phản ứng hạt nhân kích thích.Dạng 1. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂNAXét hạt nhân: Z X.Độ hụt khối của hạt nhân:m X*m Zm P A Z m n m n m X Zm H A Z m n m X*là khối lượng của nguyên tử X:m X* m X Zm evớivà mH là khối lượng của hạt nhân hidro: m H m P m e .22W �Zm A Z m N m X ��c Hay Wlk mcNăng lượng liên kết: lk � pW lk .ANăng lượng liên kết riêng:Ví dụ 1: Xét đồng vị Côban 27Co60 hạt nhân có khối lượng mCo = 59,934u. Biết khối lượng của cáchạt: mp = 1,007276u; mn = l,008665u. Độ hụt khối của hạt nhân đó làA. 0,401u.B. 0,302u.C. 0,548u.D. 0,544u.Hướng dẫnm 27mP 60 27 mn mCo 0,548u �Chọn C.271AlVí dụ 2: Khối lượng của nguyên tứ nhôm 13là 26,9803u. Khối lượng của nguyên tử 1 H làl,007825u, khối lượng của prôtôn là l,00728u và khối lượng của nơtron là 1,00866u. Độ hụt khốicủa hạt nhân nhôm làA. 0,242665u.B. 0,23558u.C. 0,23548u.D. 0,23544u.Hướng dẫnm 13m H 14m N m*Al 13.1, 007825u 14.2, 00866u 26,9803u 0, 242665u� Chọn A.Ví dụ 3: (CĐ 2007) Hạt nhân càng bền vững khi cóA. số nuclôn càng nhỏ.B. số nuclôn càng lớn.C. năng lượng liên kết càng lớn.D. năng lượng liên kết riêng càng lớn.Hướng dẫnHạt nhân càng bền vững khi có năng lượng liên kết riêng càng lớn � Chọn D.Ví dụ 4: (CĐ 2007) Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kếtA. tính cho một nuclôn.B. tính riêng cho hạt nhân ấy.C. của một cặp prôtôn−prôtôn.D. của một cặp prôtôn−nơtrôn (nơtron).Hướng dẫnNăng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn � Chọn A.Ví dụ 5: (ĐH − 2009) Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạtnhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thìA. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X.B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y.C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau.D. năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y.Hướng dẫnNăng lượng liên kết riêng của hạt nhân Y lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân X nênhạt nhân Y bền hơn � Chọn A.465Ví dụ 6: (ĐH − 2010) Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là A X, AY, AZ với AX =2AY = 0,5AZ. Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ΔE X, ΔEY, ΔEZ với ΔEZ <ΔEX < ΔEY. sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần làA. Y, X, Z.B. Y, Z, X.C. X, Y, Z.D. Z, X, Y.Hướng dẫn�E Y E YY �AY0,5a��E X E X�X � Y X Z ��AXa��E Z E ZZ �AZ2aĐặt A X 2A Y 0,5A Z a thì �Chọn A.406ArLiVí dụ 7: (ĐH − 2010) Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; 18; 3lần lượt là 1,0073 u; 1,0087u; 39,9525 u; 6,0145 u và 1 u = 931,5 MeV/c 2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3 Lithì năng lượng hên kết riêng của hạt nhân ArA. 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.Hướng dẫn�Zm p A Z m n m X �c2W� lk �AAÁp dụng công thức:��18.1, 0073 40 18 1, 0087 39,9525��uc 2 Ar � 5, 20 MeV / nuclon �40�� Li 6 8, 62 MeV / nuclon � Ar Li 8, 62 5, 20 3, 42 MeV �Chọn B.34Ví dụ 8: (ĐH 2012) Các hạt nhân đơteri H ; triti 1 H , heli 2 He có năng lượng liên kết lần lượtlà 2,22 MeV; 8,49 MeV và 28,16 MeV. Các hạt nhân trẽn được sắp xếp theo thứ tự giám dần về độbền vững cứa hạt nhân là 243234432A. 1 H; 2 He; 1 H.B. 1 H; 1 H; 2 He.C. 2 He; 1 He; 1 H.D.2131H; 42 He; 12 H.Hướng dẫn2, 2�2 H 1,11 MeV / nuclon �12�W �8, 49 lk �3 H 2,83 MeV / nuclon 1A �328,16� 4 He 7, 04 MeV / nuclon �24�Áp dụng công thức:� 4 He 3 H 2 H �211Chọn C.4756235Ví dụ 9: (CĐ − 2012) Trong các hạt nhân 2 He, 3 Li; 26 Fe và 92 U , hạt nhân bền vững nhất làA.23592U.B.5626Fe.7C. 3 Li.Hướng dẫn4D. 2 He.466Theo kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiêm thì hạt nhân có khối lượng trung bình là bềnnhất rồi đến hạt nhân nặng và kém bền nhất là hạt nhân nhẹ � Chọn B.Ví dụ 10: Khi nói về lực hạt nhân, câu nào sau đây là không đúng?A. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các prôtôn với prôtôn trong hạt nhân.B. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các prôtôn với nơtrôn trong hạt nhân.C. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nơtron với nơtrôn trong hạt nhân.D. Lực hạt nhân chính là lực điện, tuân theo định luật Culông.Hướng dẫn�Lực hạt nhân khác bản chất với lực điệnChọn D.Ví dụ 11: Năng lượng liên kết làA. toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ.B. năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhânC. năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon.D. năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử.Hướng dẫnNăng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân� Chọn B.Ví dụ 12: Tìm phương án sai. Năng lượng liên kết hạt nhân bằngA. năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đó nhân với tổng số nuclon trong hạt nhân.B. năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân đó.C. năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó thành các nuclon riêng rẽ.D. năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó.Hướng dẫnNăng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó thành cácnuclon riêng rẽ � Chọn D.Ví dụ 13: (ĐH−2007) Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10 −27kg; 1 eV =1,6.10−19 J ; c = 3.108 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C12 thành các nuclônriêng biệt bằngA. 72,7 MeV.B. 89,4 MeV.C. 44,7 MeV.D. 8,94 MeV.Hướng dẫn126 C có: 6 proton và 6 notron� Wlk mc 2 6m p 6m n m c c 2 89, 4 MeV �2010Chọn B.1Ví dụ 14: Năng lượng liên kết củalà 160,64 MeV. Khối lượng của nguyên tử 1 H làl,007825u, khối lượng của prôtôn là l,00728u và khối lượng của nơtron là l,00866u. Coi 2u =20931,5 MeV/c2. Khối lượng nguyên tử ứng với hạt nhân 10 Ne làA. 19,986947u.NeB. 19,992397u.C. 19,996947u.Hướng dẫnD. 19,983997u.Wlk �Zm H A Z m n m Ne* �c2��160, 64Mev� 10.1, 008725u 10.1, 00866u m Ne* � m Ne* 19,992397uc2� Chọn B.Chú ý: Năng lượng toả ra khi tạo thành 1 hạt nhân X từ các prôtôn và nơtron chinh bằng năng2W �Zm A Z m n m Ne* ��c .lượng liên kết lk � HNăng lượng toả ra khi tạo thành n hạt nhân X từ các prôtôn và nơtron bằng:467Q nWlk ; n = (Số gam/Khối lượng mol).N .AVí dụ 15: Tính năng lượng toả ra khi tạo thành 1 gam He4 từ các prôtôn và notron. Cho biết độhụt khối hạt nhân He4 là Δm = 0,0304u; lu = 931 (MeV/c 2); 1 MeV = 1,6.10−13 (J). Biết sốAvôgađrô 6,02.1013/mol, khối lượng mol của He4 là 4 g/mol.A. 66.1010 (J).B. 66.1011 (J).C. 68.1010 (J).D. 66.1011 (J).Hướng dẫnSo gam1Q.N A .m.c 2 .6, 02.10 23.0, 0004.931.1, 6.1023 �68.1010 J Khoi luong mol4� Chọn C.Chú ý: Nếu cho phương trình phản ứng hạt nhân để tìm năng lượng liên kết ta áp dụng địnhluật bảo toàn năng lượng toàn phần: “Tổng năng lượng nghi và động năng trước bằng tổng nănglượng nghi và động năng sau ” hoặc:“Tổng năng lượng nghỉ và năng lượng liên kết trước bằng tổng năng lượng nghỉ và năng lượngliên kết sau3D D ���2 He 10 n.Ví dụ 16: Cho phản ứng hạt nhân:. Xác định năng lượng liên kết của hạt3nhân 2 He . Cho biết độ hụt khối của D là 0,0024u và tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phảnứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 3,25 (MeV), 1uc2 = 931 (MeV).A. 7,7187 (MeV).B. 7,7188 (MeV).C. 7,7189 (MeV).D. 7,7186 (MeV).Hướng dẫn2m D c2 2 WD m He m n c 2 WHe WnE5F2E5FE5F22m D cm He c WlkHem n c 03, 25 2.0,0024.uc WlkHe 0 � WlkHe 7, 7188 MeV �2Chọn B.4Ví dụ 17: Cho phản ứng hạt nhân: T + D���2 He+ n. Xác định năng lượng liên kết riêng của4hạt nhân T. Cho biết độ hụt khối của D là 0,0024u; năng lượng liên kết riêng của 2 He là 7,0756(MeV/nuclon) và tổng năng lượng nghỉ các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉcủa các hạt sau phản ứng là 17,6 (MeV). Lấy 1uc2 = 931 (MeV).A. 2,7187 (MeV/nuclon).B. 2,823 (MeV/nuclon).C. 2,834 (MeV/nuclon)D. 2,7186 (MeV/nuclon).Hướng dẫn22 mT mD c AT T mD c m He mn c2 AHe He m n c217,36 3.T 0, 0024uc 2 4.7, 0756 0 � T 2,823 MeV / nuclon �Chọn B.BÀI TẬP TỰ LUYỆN73LiBài 1: Xét hạt nhân, có khối lượng mLi = 7,01823u. Biết khối lượng các hạt: mp = l,0073u; mn= l,00867u. Độ hụt khối của hạt nhân liti làA. 0,03665u.B. 0,03558u.C. 0,03835u.D. 0,03544u.Bài 2: (ĐH - 2012) Trong một phản ứng hạt nhân, có sự bảo toànA. số prôtôn.B. số nuclôn.C. số nơtron.D. khối lượng.Bài 3: Hạt nhân đơteri (D) có khối lượng 2,0136u. Năng lượng liên kết của nó là bao nhiêu? Biếtmn = 1,0087u; mp = 1,0073u ; 1 uc2 = 931 (MeV).A.23 MeV.B. 4,86 MeV.C. 3,23 MeD. 1,69 MeV.4687Bài 4: Xét hạt nhân 3 Li , cho khối lượng các hạt: m Li = 7,01823u; mp = l,0073u; mn = l,00867u;luc2 = 931 (MeV). Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân Li7 thành các nuclôn riêng biệt là:A. 35,7 MeV.B. 35,6 MeV.C. 35,5 MeV.D. 35,4 MeV. Bài 5: Hạt nhân Đơteri có khối lượng 2,0136u. Biết lu = 931 MeV/c 2, khối lượng prôtôn làl,0073u, khối lượng nơtrôn là l,0087u và coi 1 eV = 1.6.10 -19 J. Năng lượng liên kết riêng của hạtnhân đơteri làA. 3,575.10-19 J/nuclon.B. 3,43.10-13 J/nuclon.-13C. 1,788.10 J/nuclon.D. 1,788.10-19J/nuclon.Bài 6: Xác định năng lượng liên kết riêng của hạt nhân U234. Biết khối lượng các hạt theo đơn vịu là: mu = 234,041u; mp = l,0073u; mn = l,0087u; luc2 = 931,5 (MeV).A. 7,8 (MeV/nuclôn).B. 6,4 (MeV/nuclôn).C. 7,4 (MeV/nuclôn).D. 7,5 (MeV/nuclôn).Bài 7: Năng lượng cần thiết để bứt một nuclon khỏi hạt nhân 11Na23 là bao nhiêu? Cho mNa =22,9837u; mn = l,0087u; mp = l,0073u; lu.c2 = 931MeVA. 12,4 MeV/nuclon.B. 6,2 MeV/nuclon.C. 3,5 MeV/nuclon.D. 1,788.10-19/nuclon12Bài 8: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhận 6 C . Cho khối lượng của các hạt m = 12u, mCn=l,0073u; mp = l,0087u; luc2 = 931,5 (MeV).A. 7,46 MeV/nuclon.B. 5,28 MeV/nuclon.C. 5,69 MeV/nuclon.D. 7,43 MeV/nuclon.Bài 9: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3Li7. Cho khối lượng các hạt: mn = l,00867u; mp= l,007276u; mLi = 7,01691u; 1ue2 = 931 (MeV).A. 5,389 MeV/nuclon.B. 5,268 MeV/nuclon.C. 5,269 MeV/nuclon.D. 7,425 MeV/nuclon.Bài 10: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt α. Cho biết khối lượng: mα = 4,0015u; mn =l,00867u; mp = 1,00728u; 1uc2 = 931 (MeV).A. 7,0756 MeV/nuclon.B. 7,0755 MeV/nuclon.C. 5,269 MeV/nuclon.D. 7,425 MeV/nuclon.Bài 11: Hạt nhân heli 2He4 có năng lượng liên kết 28,4 MeV ; hạt nhân liti ( 3Li7) có năng lượngliên kết là 39,2MeV ; hạt nhân đơtơri ( 1H2) có năng lượng liên kết là 2,24 MeV. Hãy sắp theo thứtự tăng dần về tính bền vũng của 3 hạt nhân này.A. liti, hêli, đơtori.B. đơtơri, heli, liti.C. hêli, liti, đơtơri.D. đơtori, liti, heli.Bài 12: Sắp xếp theo thứ tự tăng dần về độ bền vững của các hạt nhân sau: 26Fe56; 7N14, 92U238. Chobiết mFe = 55,927u, mN = 13,9992u, mLi = 238,0002u, mn = l,00867u; mp = 1,00728uA. 7N14, 92U238, 26Fe56B. 26Fe56, 92U238, 7N1456238C. 26Fe , 7N14, 92UD. 7N14, 26Fe56, 92U238Bài 13: Năng lượng liên kết của các hạt nhân 92U234 và 82Pb206 lần lượt là 1790 MeV và 1586 MeV.Chi ra kết luận đúng:A. Độ hụt khối của hạt nhân U nhỏ hon độ hụt khối của hạt nhân Pb.B. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân U lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Pb.C. Hạt nhân U kém bền hơn hạt nhân Pb.D. Năng lượng liên kết của hạt nhân U nhỏ hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Pb.Bài 14: Khối lượng của hạt nhân 5B10 là 10,0113 u; khối lượng của proton m P = l,0073u, củanơtron mn = l,0086u. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này là (cho u = 931,5 MeV/c2)A. 6,43 MeV/nuclon.C. 6,35 MeV/nuclon.469B. 63,53 MeV/nuclon.D. 6,31 MeV/nuclon.Bài 15: Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam 2He4 từ các prôtôn và nơtron. Cho biết khốilượng: mα = 4,0015u ; mn = l,00867u ; mp = l,00728u và tốc độ ánh sáng trong chân không c =3.108 (m/s).A. 68.1010 (J).B. 69.1010 (J).C. 68.104 (J).D. 69.104 (J).Bài 16: Cho khối lượng của các hạt: mα = 4,0015u; mn = l,0087u; mp = l,0073u; 1uc2 = 931,5 MeVvà số Avogadro NA = 6,02.1023 hạt/mol. Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol hêli từ các prôtônvà nơtrôn làA.2,74.1012(J).B. 3,65.1012 (J).C. 2,17.1012 (J).D. 1,58.1012 (J).23Bài 17: Tính năng lượng toả ra khi tạo thành 2,3 gam 11Na từ các prôtôn và nơtron. Cho m Na =22,9837u; mn = l,0087u; mp = l,0073u; lu = 1,66055.10 -27 (kg), tốc độ ánh sáng trong chân không3.108 (m/s).A. 2,7.1015(J).B. 2,7.1012 (J).C. 1,8.1015(J).D. 1,8.1012 (J).Bài 18: Cần năng lượng bao nhiêu để tách các hạt nhân trong 1 gam 2He4 thành các proton vànơtron tự do? Cho biết mHe = 4,0015u; mn =l,0073u; mp = l,0087u; luc2 = 931,5 (MeV).A. 5,36.1011 J.B. 4,54, 1011 J.C. 6,83. 1011 J.D. 8,271011 JBài 19: Hạt 2He có khối lượng 4,0015u. Tính năng lượng tỏa ra khi các nuclon tạo thành 11,2 lítkhí Hêli ở điều kiện tiêu chuẩn. Biết mp = l,0073u; mn = l,0087u, NA = 6,023.1023,1 uc2 = 931 MeV.A. 17,1.1025 (MeV). B. 0,855.1025 (MeV).C. 1.71.1025 (MeV).D. 7,11.1025 (MeV).Bài 20: Xét phản ứng hạt nhân sau: D + T → He + n. Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân:D; He lần lượt là ΔmD = 0,0024u; ΔmHe = 0,0305u; luc2 = 931 MeV. Tổng năng lượng nghỉ trướcphản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ sau phản ứng là 18,1 MeV. Tính năng lượng liên kết củaT.A. 8,1 (MeV).B. 5,4 MeV.C. 8,2 MeV.D. 10,5 MeV.Bài 21: Hạt triti (T) và hạt đơtriti (D) tham gia phản ứng kết hợp tạo thành hạt nhân X và nơtronđồng thời toả năng lượng là 18,06 MeV. Cho biết năng lượng liên kết riêng của T, X lần lượt là 2,7MeV/nuclon và 7,1 MeV/nuclon thì năng lượng liên kết riêng của hạt D làA. 4,12 MeV/nuclon. B. 2,14 MeV/nuclon.C. 1,12 MeV/nuclon. D. 4, 21 MeV/nuclon.1.C11.D21.C2.B12.A3.A13.C4.A14.C5.C15.A6.C16.A7.D17.D8.D18.C9.B19.B10.A20.ADạng 2. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TỎA,THU���Phản ứng hạt nhân: A + BC+DXác định tên của các hạt nhân bằng cách dựa vào hai định luật bảo toàn điện tích và bảo toànsố khối: ZA + ZB = ZC + ZD; AA + AB = AC + AD.1. Năng lượng phản ứng hạt nhânNăng lượng của phản ứng hạt nhân có thể được tính theo một trong ba cách sau:Cách 1: Khi cho biết khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng:E �m truoc c 2 �msau c2Cách 2: Khi cho biết động năng của các hạt trước và sau phản ứng:Cách 3: Khi cho biết độ hụt khối của các hạt trước và sau phản ứng:E �msau c 2 �m truoc c 2E �Wsau �Wtruoc470Cách 4: Khi cho biết năng lượng liên kêt hoặc năng lượng liên kêt riêng của các hạt nhân trướcvà sau phản ứng.E �WLKsau �WLKtruoc+ Nếu ΔE > 0 thì toả nhiệt, ΔE < 0 thì thu nhiệt.Ví dụ 1: (THPTQG − 2017) Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng nghỉ của các hạt trướcphản ứng là 37,9638 u và tổng khối lượng nghỉ các hạt sau phản ứng là 37,9656 u. Lấy 1u = 931,5MeV/c2. Phản ứng nàyA. tỏa năng lượng 16,8 MeV.B. thu năng lượng 1,68 MeV.C. thu năng lượng 16,8 MeV.D. tỏa năng lượng 1,68 MeV.Hướng dẫn2E �m truoc �msau c 37,9638 37,9656 uc2 1, 68 MeV * Tính� Chọn B.7Ví dụ 2: Dùng prôtôn bắn vào hạt nhân 3 Li thì thu được hai hạt nhân giống nhau X. Biết m p =l,0073u, mu = 7,014u, mx = 4,0015u, lu.c2 = 931,5 MeV. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu nănglượng ?A. Phản ứng toả năng lượng, năng lượng toả ra là 12 MeV.B. Phản ứng thu năng lượng, năng lượng cần cung cấp cho phản ứng là 12 MeV.C. Phản ứng toả năng lượng, năng lượng toả ra là 17 MeV.D. Phản ứng thu năng lượng, năng lượng cần cung cấp cho phản ứng là 17 MeV.Hướng dẫn2E m P m Li 2m X c= (1,0073 + 7,014 −2.4,0015)uc2 =0,0183.931,5�17 MeV 0 �Chọn C.3H H ���2 He 10 nVí dụ 3: (CĐ − 2007) Xét một phản ứng hạt nhân:. Biết khối lượng củacác hạt nhân: mH = 2,0135u; mHe = 3,0149u; mn = l,0087u; 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng phản ứngtrên toả ra làA. 7,4990 MeV.B. 2,7390 MeV.C. 1,8820 MeV.D. 3,1654 MeV.Hướng dẫnE �m truoc �msau c 221212 2.2,0135 3, 0149 1, 0087 ucE5F 3,1654 MeV 0 �931MeVChọn D.168Ví dụ 4: Tính năng lượng cần thiết để tách hạt nhân O 1uc2 = 931,5 MeV.A. 10,34 MeVB. 12,04 MeVC. 10,38 MeVMeVHướng dẫn16�� 4.42 He�8 O ����22�E m O 4m He c 15,9949 4.4, 0015 uc �10,34 MeV 0D. 13,2Chọn A.���Ví dụ 5: Xét phản ứng hạt nhân: D + Lin + X. Cho động năng của các hạt D, Li, n và Xlần lượt là: 4 (MeV); 0; 12 (MeV) và 6 (MeV). Lựa chọn các phương án sau:A. Phản ứng thu năng lượng 14 MeV.B. Phản ứng thu năng lượng 13 MeV.C. Phản ứng toả năng lượng 14 MeV.D. Phản ứng toả năng lượng 13 MeV.471E �W sau �W truocHướng dẫn 12 6 0 4 14 MeV �31Chọn C.4T 12 D ���2 He XVí dụ 6: (ĐH−2009) Cho phản ứng hạt nhân:. Lấy độ hụt khối của hạt nhânT, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và lu = 931,5 MeV/c 2.Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằngA. 15,017 MeVB. 200,025 MeVC. 17,498 MeVD. 21,076 MeVHướng dẫnE � msau m truoc c 2 m He 0 m T m D c2 17, 498 MeV � Chọn C.Ví dụ 7: Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân U234 phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị ThoriTh230. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV/nuclôn, của U234 là 7,63MeV/nuclôn, của Th230 là 7,7 MeV/nuclôn.A. 13,98 MeV.B. 10,82 MeV.C. 11,51 MeV.D. 17,24 MeV.Hướng dẫnE � Wlk s � Wlk t A Th ATh U A U 7,1.4 7, 7.230 7, 63.234 13,98 MeV �Chọn A.2. Năng lượng hạt nhânNeu phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng thì năng lượng tỏa ra dưới dạng động năng của các hạtsản phẩm và năng lượng phô tônnhân. . Năng lượng tỏa ra đó thường được gọi là năng lượng hạtNăng lượng do 1 phản ứng hạt nhân tỏa ra là:Năng lượng do N phản ứng là Q = NΔE.E �m truoc c 2 �msau c 2 0NNếu cứ 1 phản ứng có k hạt X thì số phản ứng.11 mXNX NAkk AX42H 13 H ���2 He 10 n 17, 6MeVVí dụ 1: (CĐ−2010) Cho phản ứng hạt nhân 1. Biết sốAvôgađrô 6,02.1023/mol, khối lượng mol của He4 là 4 g/mol và 1 MeV = 1,6.10 −13 (J). Năng lượngtỏa ra khi tổng hợp được 1 g khí heli xấp xỉ bằngA. 4,24.108J.B. 4,24.105J.C. 5,03.1011J.D. 4,24.1011J.Hướng dẫnQ = Số phản ứng . ΔE = (Số gam He / Khối lượng mol). N A EQ1 g 4 g.6, 02.10 23.17, 6.1, 6.1013 �4, 24.1011 J �Chọn D.41He 37 Li ���2 He X.Ví dụ 2: (ĐH − 2012) Tổng hợp hạt nhân heli He từ phản ứng hạt nhân 1. Mỗi phản ứng trên tỏa năng lượng 17,3 MeV. Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 0,5 mol helilàA. 1,3.1024 MeV.B. 2,6.1024 MeV.C. 5,2.1024 MeV.D. 2,4.1024 MeV.Hướng dẫn4Viết đầy đủ phương trình phản ứng hạt nhân ta nhận thấy X cũng là 2 He :42472114He 37 Li ���2 He 42 X.4Vì vậy, cứ mỗi phản ứng hạt nhân có 2 hạt 2 He tạo thành. Do đó, số phản ứng hạt nhân bằng4một nửa số hạt 2 He :1Q= số phản ứng . ΔE = 2 Số hạt He. ΔE.1Q .0,5.6, 023.1023.17,3 �2, 6.1024 MeV �2Chọn B.Bình luận: Khá nhiều học sinh “dính bẫy”, không phát hiện ra hạt X cũng chính là hạtnên đã làm sai như sau:Q = Số phản ứng. ΔE = Số hạt He. ΔE = 5,2.1026 (Me V)3. Phôtôn tham gia phản ứng A ���B CGiả sử hạt nhân A đứng yên hấp thụ phô tôn gây ra phản ứng hạt nhân:Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:hc hf . m A c 2 m B m C c 2 WB WC với42HeVí dụ 1: Dưới tác dụng của bức xạ gamma, hạt nhân C12 đứng yên tách thành các hạt nhân He4.Tần số của tia gama là 4.1021 Hz. Các hạt hêli có cùng động năng. Cho m C = 12,000u; mHe =4,0015u, 1 uc2 = 931 (MeV), h = 6,625.10−34 (Js). Tính động năng mỗi hạt hêli.A. 5,56.10−13 J.B. 4,6. 10−13 J.C. 6,6. 10−13 J.D. 7,56. 10−13 J.Hướng dẫn4 12�2 He 24 He 24 He6 C ��hf mC c2 3m He c 2 3W � W 6,6.1013 J �Chú ý: Nếu phản ứng thu năng lượngChọn CE �m truoc c2 �m sau c 2 0thì năng lượng tối thiếuEcủa phô tôn cần thiết để phản ứng thực hiện được là min.91Be���2.n0Ví dụ 2: Để phản ứng 4có thể xảy ra, lượng tử Y phải có năng lượng tốithiều là bao nhiêu? Cho biết, hạt nhân Be đứng yên, m Be = 9,01218u; mα = 4,0026u; mn= l,0087u;2uc2 = 931,5 MeV.A. 2,53 MeV.B. 1,44 MeV.C. 1,75 MeV.D. 1,6 MeV.Hướng dẫnE m Be c 2 2m c2 m n c2 1, 6 MeV � min E 1, 6 MeV �Chọn D12412C ��� 32 HeVí dụ 3: (THPTQG − 2017) Cho phản ứng hạt nhân 6. Biết khối lượng của 6 C4và 2 He lần lượt là 11,9970 u và 4,0015 u; lấy 1u = 931,5 MeV/c 2. Năng lượng nhỏ nhất củaphôtôn ứng với bức xạ để phản ứng xảy ra có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?A. 6 MeV.B. 7 MeV.C. 9 MeV.D. 8 MeV.Hướng dẫnE �m truoc �msau c 2 11,997 3.4, 0015 uc2 7 MeV * Tính� Năng lượng tối thiểu cần cung cấp là 7 MeV � Chọn B.473BÀI TẬP TỰ LUYỆNBài 1: Xét phản ứng hạt nhân α 1,0087u; mα = 26,97345u; mp = l,0073u; mn = l,0087u, NA =6,023.1023,1 uc2 = 931 MeV. Phản ứng này thu hay tỏa năng lượng bao nhiêu năng lượng?A. Thu 3,5 MeV.B. Thu 3,4 MeV.C. Toả 3,4 MeV. D. Toả 3,5 MeV.Bài 2: Năng lượng nhỏ nhất để tách hạt nhân 2He4 thành hai phần giống nhau là bao nhiêu? ChomHe = 4,0015u; mD = 2,0136u; lu.c2 = 931MeV.A. 23,9 MeV.B. 12,4 MeV.C. 16,5 MeV.D. 3,2 MeV.Bài 3: Xác định năng lượng tối thiếu cần thiết đế chia hạt nhân 6C12 thành 3 hạt α. Cho biết: mα =4,0015u; mC = 11u; 1uc2 = 931 (MeV); 1 MeV = 1,6.1013 (J).A. 4,19 (J).B. 6,7.10-13 (J).C. 4,19.10-13(J).D. 6,7.10-10 (J).Bài 4: Khi bắn phá hạt nhân 3L16 bằng hạt đơ tri năng lượng 4 (MeV), người ta quan sát thấy cómột phản ứng hạt nhân: 3L16 + D → α + α tạo thành hai hạt α có cùng động năng 13,2 (MeV). Biếtphản ứng không kèm theo bức xạ gama. Lựa chọn các phương án sau:A. Phản ứng thu năng lượng 22,2 MeV.B. Phản ứng thu năng lượng 14,3 MeV.C. Phản ứng tỏa năng lượng 22,4 MeV.D. Phản ứng tỏa năng lượng 14,2 MeV.Bài 5: Xét phản ứng hạt nhân sau: D + T → He + n. Biết độ hụt khối các hạt nhân: D; T; He lầnlượt là ΔmD = 0,0024u; ΔmT = 0,0087u; ΔmHe = 0,0305u; 1ue2 =931 MeV. Phản ứng tỏa hay thunăng lượng?A. tỏa 18,1 MeV.B. thu 18,1 MeV. C. tỏa 12,7 MeV. D. thu 10,5 MeV.Bài 6: Dùng prôtôn bắn vào hạt nhân 3Li7 thì thu được hai hạt nhân giống nhau X. Biết độ hụt khốikhi tạo thành các hạt nhân Li và X lần lượt là Δmu = 0,0427u; Δmx = 0,0305u; 1 uc2 = 931 (MeV).Phản ứng này thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng?A. tỏa ra 12,0735 MeV.B. thu 12,0735 MeVC. tỏa ra 17,0373 MeV.D. thu 17,0373 MeV.Bài 7: Xét phản ứng hạt nhân sau: 12D + 36Li → 24He + 24He. Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạtnhân: D; T; He lần lượt là ΔmD = 0,0024u; ΔmLi = 0,0327u; ΔmHe = 0,0305u; luc2 = 931,5 MeV.Năng lượng phản ứng tỏa ra là:A. 18,125 MeV.B. 25,454 MeV.C. 12,725 MeV.D. 24,126 MeV.Bài 8: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân D + D → n + X. Biết độ hụt khối của hạt nhân D và X lầnlượt là 0,0024u và 0,0083u, coi luc 2 = 931,5 MeV. Phản ứng trên tỏa hay thu bao nhiêu nănglượng?A. tỏa 3,26 MeV.B. thu 3,49 MeV.C. tỏa 3,49 MeV.D. thu 3,26 MeV.Bài 9: Cho phản ứng hạt nhân: T + D → α + n. Biết năng lượng liên kết riêng của hạt nhân T là T= 2,823 (MeV/nuclôn), năng lượng liên kết riêng của α là = 7,0756 (MeV/nuclôn) và độ hụtkhối của D là 0,0024u. Lấy luc2 = 931 (MeV). Hỏi phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng?A. tỏa 14,4 (MeV).B. thu 17,6 (MeV).C. tỏa 17,6 (MeV). D. thu 14,4 (MeV).Bài 10: Năng lượng liên kết cho một nuclon trong các hạt nhân 10Ne20; 2He4 và 6C12 tương ứngbằng 8,03 MeV/nuclôn; 7,07 MeV/nuclôn và 7,68 MeV/nuclôn. Năng lượng cần thiết để tách mộthạt nhân loNe20 thành hai hạt nhân 2He4 và một hạt nhân 6C12 là :A. 11,9 MeV.B. 10,8 MeV.C. 15,5 MeV.D. 7,2 MeV.Bài 11: Một phản ứng xẩy ra như sau: 92U235 + n → 58Ce140 + 41Nb93 + 3n + 7e-. Năng lượng liênkết riêng của U235 là 7,7 (MeV/nuclôn), của Ce l40 là 8,43 (MeV/nuclôn), của Nb 93 là 8,7(MeV/nuclôn). Tính năng lượng toả ra trong phân hạch.A. 187,4 (MeV).B. 179,7 (MeV).C. 179,8 (MeV).D. 182,6 (MeV).Bài 12: Cho phản ứng hạt nhân: T + D →n + x + 17,6 (MeV). Tính năng lượng toả ra khi tổnghợp được 2 (g) chất X. Cho biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023.474A. 52.1024 MeV.11B. 52.1023MeVH 73 Ki ��� 2XC. 53.1024MeVD. 53.1023MeVBài 13: Xét phản ứng. Cho khối lượng mx = 4,0015u, mH = 1,0073u, mLi =7,0012u, 1uc2 = 931 MeV và số Avogadro N A = 6,02.1023. Tính năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1(gam) chất XA. 3,9.1023 (MeV).B. 1,843.1019 (MeV).C. 4.1020 (MeV).D. 7,8.1023 (MeV).12Bài 14: Đề phản ứng 6 C � 3 có thể xảy ra, lượng tử phải có năng lượng tối thiếu là baonhiêu? Cho biết, hạt nhân C12 đứng yên mC = 12u; mα = 4,0015u; 1 uc2 = 931 MeVA. 7,50 MeV.B. 7,44 MeV.C. 7,26 MeV.D. 4,1895 MeV.12Bài 15: Dưới tác dụng của bức xạ gatnma, hạt nhân 6 C có thể tách thành ba hạt nhân He4 và sinh2hoặc không sinh các hạt khác kèm theo. Biết khối lượng của các hạt là: m He = 4,002604u; mC =12u; 1uc2 = 931,5 MeV. Tần số tối thiểu của photon gamma để thực hiện được quá hình biến đổinày bằng:A. 1,76.1021 HZ.B. l,671021HZ.C. l,76.1020HZ.D. l,67.1020HZ.12Bài 16: Dưới tác dụng của bức xạ gamma, hạt nhân 6 C có thể tách thành ba hạt nhân 2He4. Biếtkhối lượng của các hạt là: m He = 4,002604u; mC = 12u; 1uc2 = 931,5 MeV, hằng số Plăng và tốc tốcđộ ánh sáng trong chân không lần lượt là h = 6,625.10 -34 Js, c = 3.108 m/s. Bước sóng dài nhất củaphoton gama để phản ứng có thế xảy ra làA. 2,96.10-13 m.B. 2,96.10-14 m.C. 3,01.10-14m.D. 1,7.1013 m.1212Bài 17: Xét phản ứng 6 C � 3 , lượng tửcó nâng lượng 4,7895 MeV và hạt 6 C trướcphản ứng đứng yên. Cho biết mC = 12u; mα = 4,0015u; 1uc2 = 931 MeV. Nếu các hạt hêli có cùngđộng năng thì động năng mỗi hạt hêli làA 0,56 MeV.B. 0,44 MeV.C. 0,6 MeV.D. 0,2 MeV.Bài 18: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơntổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02 u. Phản úng hạt nhân nàyA. thu năng lượng 18,63 MeV.B. thu năng lượng 1,863 MeV.C. tỏa năng lương 1,863 MeV.D. tỏa năng lượng 18,63 MeV.1.A2.B3.B4.C5.A6.C7.D8.A9.C10.A11.C12.D 13.A14.D 15.A16.D 17.D 18.ADạng 3. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN KÍCH THÍCHDùng hạt nhẹ A (gọi là đạn) bắn phá hạt nhân B đứng yên (gọi là bia):���C DA+ B(nếu bỏ qua bức xạ gama)16�4 14 N ���8 O 11 H7�2�430�15 P 10 n� 27 Al ��Đạn thường dùng là các hạt phóng xạ, ví dụ: �2 13Để tìm động năng, vận tốc của các hạt dựa vào hai định luật bảo toàn động lượng và bảo toànrrr�m A v A m C vC m D v D��E m A m B m C m D c2 WC WD WA�năng lượng:1. Tổng động năng của các hạt sau phản ứngE m A m B m C m D c 2Ta tínhTổng động năng của các hạt tạo thành: WC WD E WA47527Ví dụ 1: Một hạt α có động năng 3,9 MeV đến đập vào hạt nhân 13 Al đứng yên gây nên phản2730 13Al ��� n 15Pửng hạt nhân. Tính tổng động năng của các hạt sau phản ứng. Cho m α =4,0015u; mn = l,0087u; nAl = 26,97345u; mp = 29,97005u; 1uc2 = 931 (MeV).A. 17,4 (MeV).B. 0,54 (MeV).C. 0,5 (MeV).D. 0,4 (MeV).Hướng dẫnE m m Al m n m P c 2 �3,5 MeV Cách 1:� Wn Wp W E 0, 4 MeV �Chọn D.Cách 2: Áp dụng định luật bào toàn năng lượng toàn phần: m m Al c 2 W m n m P c2 Wn Wp � Wn Wp W m m Al m n m P c 2 0, 4 MeV Ví dụ 2: Dùng proton có động năng 5,45 (MeV) bắn phá hạt nhân Be9 đứng yên tạo ra hai hạtnhân mới là hạt nhân Li6 hạt nhân X. Biết động động năng của hạt nhân Li là 3,05 (MeV). Chokhối lượng của các hạt nhân: mBe = 9,01219u; mp = l,0073u; mu = 6,01513u; mX= 4,0015u; 1uc2 =931 (MeV). Tính động năng của hạt X.A. 8,11 MeV.B. 5,06 MeV.C. 5,07 MeV.D. 5,08 MeV.Hướng dẫn�E m P m Be m Li m X c2 2, 66 MeV ��E WLi WX WP � WX WP E WLi 5, 06 MeV �E5FE5F�EF3,055,45�2,6Chọn B.22E �m truoc c �m sau c 0Chú ý: Nếu phản ứng thu năng lượngthì động năng tối thiểuWE.của hạt đạn A cần thiết để phản ứng thực hiện là A min.Ví dụ 3: Hạt α có động năng W α đến va chạm với hạt nhân144Nđứng yên, gây ra phản ứng:1 N ���1 H X147. Cho biết khối lượng các hạt nhân: m α = 4,0015u; mp = l,0073u; mn =13,9992u; mX = 16,9947u; 1uc2 = 931 (MeV). Động năng tối thiểu của hạt α để phản ứng xảy ra làA. 1,21 MeV.B. 1,32 MeV.C. 1,24 MeV.D. 2 MeV.Hướng dẫnE m m N m H m X c2 1, 2 MeV Cách 1:� W min E 1, 21 MeV �Chọn A.Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phầnW m m N c 2 m H m X c 2 WH WX� W min mm N c2 mHm X c2WH WXE55555F W min1, 21 MeV 02. Tỉ số động năngWCW b� C bWDWA+ Nếu cho biếtthì chỉ cần sử dụng thêm định luật bao toàn năng lượng:WA m A mB c 2 WC WD m C m D c2 � WC WD WA E476+ Giải hệ:b��WCWC WA E �b��b 1���WD�W W W E �W W E 1A�CDA�Db 19Ví dụ 1: Hạt α có động năng 6,3 (MeV) bắn vào một hạt nhân 4 Be đứng yên, gây ra phản ứng:12 94 Be ���6 C n. Cho biết phản ứng tỏa ra một năng lượng 5,7 (MeV), động năng của hạt Cgấp 5 lần động năng hạt n. Động năng của hạt nhân n làA. 9,8 MeV.B. 9 MeV.C. 10 MeV.D. 2 MeV.Hướng dẫn1�E W 12 �Wn .12 2 MeV �WC Wn EFE5F��65,76,3����5��W5WW.1210MeVn�C�C 6Chọn D.Ví dụ 2: Bắn một hạt α có động năng 4,21 MeV vào hạt nhân nito đang đứng yên gây ra phản1714N ���8 O púng: 7. Biết phản ứng này thu năng lượng là 1,21 MeV và động năng của hạtO gấp 2 lần động năng hạt p. Động năng của hạt nhân p làA. 1,0 MeV.B. 3,6 MeV.C. 1,8 MeV.D. 2,0 MeV.Hướng dẫn1�E W 3 �WP .3 1 MeV �W0 WP EFE5F��31,214,21����2��W2WW.32MeVP�0�0 3Chọn A.Bình luận thêm: Để tìm tốc độ của hạt p ta xuất phát từ WO2WP� vP ,mPthay WP 1MeV và m P 1, 0073u ta được:1m p v p2 .22WP2.1.1,6.10 13�13,8.106 m / s mP1, 0073.1, 66058.10 27vP Chú ý: Nếu hai hạt sinh ra có cùng động năng thì:WC WD WA E27Ví dụ 3: (CĐ−2010) Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 3 Li ) đứngyên. Giả sử sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia . Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là A. 19,0 MeV.B. 15,8 MeV.C. 9,5 MeV.D. 7,9 MeV.Hướng dẫnE WP 14, 7 1, 6WX 9,5 MeV �22Cách 1:Chọn C.Cách 2:m cP2 m Li c2 WP WLi 2m X c 2 2WXm c m c W W 2WE555555555F E5FF E52p2LiE 17,4P1,6LiX� WX 9, 6 MeV 04777Ví dụ 4: (QG − 2015) Bắn hạt proton có động năng 5,5 MeV vào hạt nhân 3 Li đang đứng yên,p 7 Li ��� 2gây ra phản ứng hạt nhân 3. Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ , hai hạt αcó cùng động năng và bay theo hai hướng tạo với nhau góc 160°. Coi khối lượng của mỗi hạt tínhtheo đon vị u gần đúng bằng sổ khối của nó. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra làA. 14,6 MeV.B. 10,2 MeV.C. 17,3 MeV.D. 20,4 MeV.Hướng dẫnrrrm p v P m v1 m v 2Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:r 2r 2r 2� m P v P m v 1 m v 2 2 m v 1 m v 2 cos160 0 � 2m p WP 4m W 4m W cos1600� W m P WP2m 1 cos1600 1.5,5�11, 4 MeV 2.4 1 cos1600 � E �Wsau �Wtruoc 2W WP 2.11, 4 5,5 17,3 MeV �Chọn C.Chú ý: Nếu cho biết tỉ số tốc độ của các hạt ta suy ra tỉ số động năng.7Ví dụ 5: Cho hạt proton có động năng 1,2 (MeV) bắn phá hạt nhân 3 Li đang đứng yên tạo ra 2hạt nhân X giống nhau nhưng tốc độ chuyển động thì gấp đôi nhau. Cho biết phản ứng tỏa ra mộtnăng lượng 17,4 (MeV) và không sinh ra bức xạ . Động năng của hạt nhân X có tốc độ lớn hơn làA. 3,72 MeV.B. 6,2 MeV.C. 12,4 MeV.D. 14,88 MeV.Hướng dẫnv2vW4W2 thìX1X2Nếu 11�E WP 18, 6 �WX1 .18, 6 3, 72 MeV �WX1 WX 2 EFE5F��517,41,2����4��W .18, 6 14,88 MeV �WX1 4WX 2� X1 5Chọn D.Ví dụ 6: Hạt A có động năng WA bắn vào một hạt nhân B đứng yên, gây ra phản ứng: A + B���C D. Hai hạt sinh ra có cùng độ lớn vận tốc và khối lượng lần lượt là m C và mo. Cho biếttổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sauphản ứng là ΔE và không sinh ra bức xạ . Tính động năng của hạt nhân C.A. WC = mD(WA + ΔE)/(mc + mD).B. WC = (WA + ΔE).( mC + mD)/ mC.C. WC = (WA + ΔE).(mC + mD)/ mD.D. WC = mC (WA + ΔE)/(mC + mD).Hướng dẫn�m C vC2�Wm� C 2 2 CmC� WC WA E �Wmvm� DD DDmC mD�2�WWD WA E�CChọn D.3. Quan hệ véc tơ vận tốcrrrrNếu cho v C a.vD �vC a.v A thay trực tiếp vào định luật bảo toàn động lượng478mv 2rrrr rrWm A v A mC v C m D v D để biểu diễn v C , v D theo v A và lưu ý:2� mv 2mW2. Biểu diễn WC và WD theo WA rồi thay vào công thức:E WC WD WA và từ đây sẽ giải quyết được 2 bài toán:− Cho WA tính ΔE− Cho ΔE tính WAVí dụ 1: Hạt A có động năng WA bắn vào một hạt nhân B đứng yên, gây ra phản ứng: A + B → C+ D và không sinh ra bức xạ . Véc tơ vận tốc hạt C gấp k lần véc tơ vận tốc hạt D. Bỏ qua hiệuứng tương đối tính. Tính động năng của hạt C và hạt D.Hướng dẫnr�rmA vA2m A WA� v 2D �v D 2km C m Dr rrrr kmC mD �vC v Dm A v A m C v C m D v D �����r�vr km A v A � v 2 2m A WAC2� C km m km C m D CD�m C m A WA1�222�WC 2 m C vC k kmC m D ����W 1 m v m D m A WA� D 2 D D km m 2CD�Năng lượng phản ứng hạt nhân:+ Cho WA tính được ΔE+ Cho ΔE tính được WA� k2m m�mD mACAE �WA �22� km m � kmC m D D� C�171414N 42 ���8 O p.Ví dụ 2: Bắn hạt α vào hạt nhân 7 N đứng yên có phản ứng: 7Các hạt sinhra có cùng véctơ vận tốc. Cho khối lượng hạt nhân (đo bằng đon vị u) xấp xỉ bằng số khối của nó.Tỉ số tốc độ của hạt nhân ô xi và tốc độ hạt α làA. 2/9.B. 3/4.C. 17/81.D. 4/21.Hướng dẫnr rrrrrm r4 r2rv0 v pm v m p v p ���� v0 v p v v v �m o mp17 19Chọn A.171417N 42 ���8 O 11 pVí dụ 3: Bắn hạt α vào hạt nhân 4 N đứng yên có phản ứng: 7. Các hạtsinh ra có cùng véctơ vận tốc. Cho khối lượng hạt nhân (đo bằng đơn vị u) xấp xỉ bằng số khối củanó. Tỉ số động năng của hạt nhân ô xi và động năng hạt α làA. 2/9.B. 3/4.C. 17/81.D. 1/81.Hướng dẫnrrrrrm v m v m p v p ��� v0 v p m0 mp479� W0 m 0 v02m V4.W7 m0 17. W �22218 17 1 m0 m p Chọn C.Ví dụ 4: Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ N14 đứng yên, xảy ra phản ứng tại thành một hạt nhân oxivà một hạt proton. Biết rằng hai hạt sinh ra có véctơ vận tốc như nhau, phản ứng thu năng lượng1,21 (MeV). Cho khối lượng của các hạt nhân thỏa mãn: m 0mα = 0,21(mo + mp)2 và mpmα =0,012(mo + mp)2. Động năng hạt α làA. 1,555 MeV.B. 1,656 MeV.C. 1,958 MeV.D. 2,559 MeV.Hướng dẫnrr ruurrrrrm v174141v0 v P�8 O 1 He; m v m 0 v 0 m p v p ���� v 0 v 0 2 He 7 N ��v0 m Pm0 v 1�2W 0, 21W2�W0 2 m0 v 0 m0 m p ���W 1 m v 2 m m W 0,012W� P 2 p p m m 0p��E W0EFE5F1,210,21WWPE5FW1,555 MeV W0,012WTa có:Chọn A.4. Phương chuyển động của các hạta) Các hạt tham gia có động năng ban đầu không đáng kểA B ���C DÁp dụng định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng:(nếu bỏ qua bức xạrrrrr��m v C m D v Dm A v A mC vC m D v D � � C�m C WC mD WDgama):Chứng tỏ hai hạt sinh ra chuyển động theo hai hướng ngược nhau, có tốc độ và động năng tỉ lệnghịch với khối lượng.mD��WC m m E WA �CD�mC�W E WA D�mmDWWEWCDA nên �Mặt khác: CVí dụ 1: Phản ứng hạt nhân:214H 13 H ���2 He 10 ntoả ra năng lượng 17,6 MeV. Giả sử ban đầu1động năng các hạt không đáng kể. Coi khối lượng xấp xỉ số khối. Động năng của 0 n làA. 10,56 MeV.B. 7,04 MeV.rrrr0 m v m n v n � m v�E WWnWnC. 14,08 MeV.Hướng dẫnr m v 2nn2D. 3,52 MeV.� m W m n Wn � Wn 0, 25Wn14, 08 MeV Chọn C.b) Các hạt chuyển động theo hai phương vuông góc với nhau1W mv 2 � 2mW m 2 v 2 � mv 2mW2480 |
