Phương pháp giải bài tập Phản ứng hạt nhân môn Vật Lý 12 năm 2021

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

 

1. Vận dụng định luật bảo toàn A và Z để viết phương trình phản ứng: a + b → c + d.

- ĐL bảo toàn số khối A : A_a + A_b = A_c + A_d

- ĐL bảo toàn điện tích  : Z_a + Z_b = Z_c + Z_d

2. Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp m(g) nguyên tố X?.

Xét phản ứng :  A + B  →  C + X + Q (nhiệt lượng tỏa ra)

Q là năng lượng toả ra khi một hạt nhân tham gia phản ứng hạt nhân

Năng lượng toả ra khi tổng hợp m gam nguyên tố _ZX^A là :

E = N.Q = m\(\frac{{6,{{023.10}^{23}}}}{{{A_X}}}\) . Q   (J)

3. Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng:  A + B → C + D

Công thức tính năng lượng tỏa ra:

W_tỏa = (m_trước – m_sau )c² = [(m_A + m_B) – (m_C + m_D)]c²

Hoặc: W_tỏa = (năng lượng liên kết)_SAU -  (năng lượng liên kết)_TRƯỚC

       =  (W_{lk C} + W_{lk D} )      -    (W_{lk A} + W_{lk B})

     =  E_rC .A_C + E_rD .A_D     -   E_rA .A_A  - E_rB .A_B

E_rA ; E_rB ; E_rC ; E_rD lần lượt là năng lượng liên kết riêng của A, B, C, D.

* Lưu ý: 1 uc² = 931,5 MeV = 1,49.10^-10 (J).  

4. Vận dụng định luật bảo toàn năng lượng và động lượng trong phản ứng hạt nhân.

               Xét phản ứng: A + B → C + D

* Định luật bảo toàn năng lượng: (m_A + m_B )c² + K_A + K_B  = ( m_C + m_D )c² + K_C  + K_D  

* ĐL BT Động Lượng:   \({\mathop p\limits^ \to  _A} + {\mathop p\limits^ \to  _B} = {\mathop p\limits^ \to  _C} + {\mathop p\limits^ \to  _D}\)

Chú ý:  + Mối liên hệ giữa động lượng và động năng:  p² = 2m.K 

            + Khi không cần đòi hỏi sự chính xác cao thì ta lấy khối lượng hạt nhân tính bằng đơn vị u bằng số khối A của nó.

Ví dụ 1: Nguyên tử Thori ₉₀²³²Th sau một dãy phóng xạ a và b^- biến thành chì ₈₂²⁰⁸Pb. Xác định số hạt a và b^- sinh ra sau chuổi phóng xạ này?                   

Giải

Phương trình phóng xạ là:  ₉₀²³²Th → x.α₂⁴ + y.b_-1⁰ + ₈₂²⁰⁸Pb.

Bảo toàn số khối A:  232 = x.4 + y.0 + 208 ⇒ x = 6 :  có 6 hạt α.

Bảo toàn số Z:  90 = x.2 + y.(-1) + 82  = 2.6 – y + 82 Û y = 4: có 4 hạt b^-

Ví dụ 2: Hạt nhân ₉₂²³⁸U thực hiện một chuỗi phóng xạ 3 hạt a và 2 hạt b^-, sau chuỗi phóng xạ này U238 biến thành hạt nhân X có bao nhiêu proton và nơtron?

Giải

Phương trình phóng xạ là:  ₉₂²³⁸U → 3.α₂⁴ + 2.b_-1⁰ + _Z^AX.

Bảo toàn số khối A:  238 = 3.4 + 2.0 + A ⇔ A = 226.

Bảo toàn số Z:  92 = 3.2 + 2.(-1)+ Z  ⇔ Z = 88

Vậy hạt X có 88 proton và (226 – 88) = 138 notron.

Bài 1: Hạt nhân một đồng vị phóng xạ, sau một chuỗi phóng xạ gồm 1 hạt a và 2 hạt b^- rồi trở thành hạt nhân ₉₂²³⁵U. Xác định số proton và số nowtron của hạt nhân mẹ?                   

ĐS: 92 proton và  147 nơtron

Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân,  p + ₃⁷Li → X +  a + 17,3 MeV.  Xác định hạt nhân X và tính năng lượng đã tỏa ra khi có 1 g Heli được tạo thành?           

 ĐS:  X= ₂⁴a  ;  E=N.17,3/2 = 13,02.10²³ MeV.

Bài 3: Đồng vị ₈₈²²⁶ Ra đứng yên phân rã a biến thành hạt X. Động năng hạt a là K_a=4,78 MeV. Xác định cấu tạo của hạt X và tính năng lượng của phản ứng tỏa ra khi hạt a đang bay. Cho m_a = 4u.

ĐS :  4,866 MeV.

Bài 4: Cho proton có động năng K_p=1,8 MeV bắn phá hạt nhân ₃⁷Li đứng yên, sinh ra hai hạt X có cùng vận tốc, không phát tia g. Cho khối lượng các hạt là: m_p=1,0073u; m_X=4,0015u; m_Li=7,0144u và 1uc²=931MeV.

a) Xác định số proton và notron của hạt X? Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?

b) Tính động năng của hạt X sinh ra?

ĐS: a) DE = 17,41 MeV;  b) 9,6 MeV.

Bài 5: Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân urani U234 phóng xạ a tạo thành đồng vị thôri Th230? Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt a là 7,1 MeV; của U234 là 7,63 MeV và của Th230 là 7,7 MeV.

ĐS:  13,98 MeV.

Bài 6: Cho hạt a có động năng 4MeV bắn vào các hạt nhân ₁₃²⁷Al đứng yên, người ta thấy có hạt notron sinh ra chuyển động theo phương vuông góc với hạt a.

a) Tính phần năng lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng này? Cho khối lượng  các hạt nhân là: m_a=4,00151u; m_Al=26,97435u; m_P=29,97005u; m_n=1,00867u; 1uc² = 931,5MeV

b) Tính động năng của notron và của hạt nhân con sinh ra sau phản ứng? Tính góc tạo bởi hướng chuyển động của hai hạt này.

ĐS: a) -2,66 MeV ;  b) b = 102,45⁰.

Bài 7: Hạt nhân phóng xạ ₉₂²³⁴U đứng yên phát xạ hạt a.

a) Tính năng lượng tỏa ra? Và tính vận tốc của hạt a và của hạt nhân con sinh ra? Cho khối lượng các hạt nhân là:

m_U = 233,9904u; m_Th = 229,9737u; m_a = 4,00151u  và  1uc² = 931 MeV.

b) Thực tế, người ta đo được động năng của hạt a là 13 MeV. Sự sai lệch  giữa giá trị tính toán và giá trị đo được này được giải thích bằng việc phát ra bức xạ g cùng với hạt a. Hãy tính bước sóng của bức xạ g.

ĐS:  a) 14,14 MeV;  b)  1,4.10^-12 (m).

Bài 8: Người ta dùng proton có động năng K_p=1,6MeV bắn phá hạt nhân ₃⁷Li đứng yên và thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng. Cho m_p=1,0073u; m_Li=7,0144u; m_a=4,0015u. 1u=1,66055.10²⁷kg=931MeV/c².

a) Viết phương trình phản ứng? Tính động năng K của mỗi hạt?     

ĐS: K_{1 hạt} = 9,505 MeV

b) Tính năng lượng mà phản ứng này tỏa hay thu vào?                    

ĐS: E=17,4 MeV

 

----Hết---

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Phản ứng hạt nhân môn Vật Lý 12 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.