PHƯƠNG PHÁP TÍNH NĂNG LƯỢNG
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN THEO ĐỘNG NĂNG
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
\({}_{{Z_1}}^{{A_1}}{X_1} + {}_{{Z_2}}^{{A_2}}{X_2} \to {}_{{Z_3}}^{{A_3}}{X_3} + {}_{{Z_4}}^{{A_4}}{X_4}\)
Tính theo động năng (Bảo toàn năng lượng):
\(\begin{array}{l}
{K_{{X_1}}} + {K_{{X_2}}} + \Delta E = {K_{{X_3}}} + {K_{{X_4}}}\\
\Rightarrow \Delta E = {W_{dsau}} - {W_{dtruoc}}
\end{array}\)
Trong đó:
ΔE là năng lượng phản ứng hạt nhân;
\({K_X} = \frac{1}{2}{m_x}v_x^2\) là động năng chuyển động của hạt X.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Dùng một proton có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân \({}_4^9Be\) đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt nhân a. Hạt a bay ra theo phương vuông góc với phương tới của proton và có động năng 4 MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng bào nhiêu?
A. 3,125 MeV
B. 4,225 MeV
C. 1,145 MeV
D. 2,125 MeV
Giải
Ta có phương trình phản ứng:
\({}_1^1p + {}_4^9Be \to {}_2^4He + {}_3^6Li\)
Năng lượng:
W = Wđa + WđLi - Wđp = WđLi - 1,45 (MeV)
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
\(\begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
\overrightarrow {{P_p}} = \overrightarrow {{P_\alpha }} + \overrightarrow {{P_{Li}}} \\
\overrightarrow {{P_\alpha }} \bot \overrightarrow {{P_p}}
\end{array} \right.\\
\Rightarrow {P_{Li}}^2 = {P_\alpha }^2 + {P_p}^2\\
\Leftrightarrow {m_{Li}}{W_{dLi}} = {m_\alpha }{W_{d\alpha }} + {m_p}{W_{dp}}\\
\Rightarrow {W_{dLi}} = 3,575MeV
\end{array}\)
⇒ W = 2,125 MeV
⇒ đáp án D
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Dùng proton có động năng KP = 1,6MeV bắn phá hạt nhân \({}_3^7Li\) đang đứng yên thu được 2 hạt nhân X giống nhau. Cho m( \({}_3^7Li\)) = 7,0144u; m(X) = 4,0015u; m(p) = 1,0073u. Động năng của mỗi hạt X là
A. 3746,4MeV.
B. 9,5MeV.
C. 1873,2MeV.
D. 19MeV.
Câu 2: Hạt proton có động năng KP = 6MeV bắn phá hạt nhân \({}_4^9Be\) đứng yên tạo thành hạt và hạt nhân X. Hạt bay ra theo phương vuông góc với phương chuyển động của proton với động năng bằng 7,5MeV. Cho khối lượng của các hạt nhân bằng số khối. Động năng của hạt nhân X là
A. 6 MeV.
B. 14 MeV.
C. 2 MeV.
D. 10 MeV.
Câu 3: Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,46MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên. Hai hạt nhân X sinh ra giống nhau và có cùng động năng. Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u. Động năng của một hạt nhân X sinh ra là
A. 9,34MeV.
B. 93,4MeV.
C. 934MeV.
D. 134MeV.
Câu 4: Dùng p có động năng K1 bắn vào hạt nhân \({}_4^9Be\) đứng yên gây ra phản ứng:
\(p + {}_4^9Be \to \alpha + {}_3^6Li\)
Phản ứng này thu năng lượng bằng 2,125MeV. Hạt nhân \({}_3^7Li\) và hạt bay ra với các động năng lần lượt bằng K2 = 4MeV và K3 = 3,575MeV(lấy gần đúng khối lượng các hạt nhân, tính theo đơn vị u, bằng số khối). 1u = 931,5MeV/c2. Góc giữa hướng chuyển động của hạt và p bằng
A. 450. B. 900.
C. 750. D. 1200.
Câu 5: Cho phản ứng hạt nhân sau: \(\alpha + {}_7^{14}N \to p + {}_8^{17}O\)
Hạt chuyển động với động năng = 9,7MeV đến bắn vào hạt N đứng yên, sau phản ứng hạt p có động năng KP = 7,0MeV. Cho biết: mN = 14,003074u; mP = 1,007825u; mO = 16,999133u; = 4,002603u. Xác định góc giữa các phương chuyển động của hạt và hạt p?
A. 250. B. 410.
C. 520. D. 600.
...
-(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp tính năng lượng phản ứng hạt nhân theo động năng 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.
