Vật Lý Hạt Nhân - bài Tâp Dạng 1

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP

1. Đại cương về hạt nhân nguyên tử - Hoàn thành phương trình phản ứng hạt nhân.

* Kiến thức liên quan:

Hạt nhân, có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z)  nơtrôn.

Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z (cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau.

Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10^-27 kg = 931,5 MeV/c².

Số Avôgađrô: N_A = 6,022.10²³mol^-1.

Số hạt nhân trong m gam chất đơn nguyên tử: N = .

Khối lượng động: m =  .

Một hạt có khối lượng nghỉ m₀, khi chuyển động với vận tốc v sẽ có động năng là W_đ = W – W₀ = mc² – m₀c² = c² – m₀c². Trong đó W = mc² gọi là năng lượng toàn phần và W₀ = m₀c² gọi là năng lượng nghỉ.

Trong phản ứng hạt nhân: X₁ + X₂ ® X₃ + X₄.

Thì số nuclôn và số điện tích được bảo toàn: A₁ + A₂ = A₃ + A₄ và Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄.

Hạt a là hạt nhân hêli: He; hạt b^- là electron: e; hạt b⁺ là hạt pôzitron: e.

* Bài tập minh họa:

1. Khí clo là hỗn hợp của hai đồng vị bền là Cl = 34,969u hàm lượng 75,4% và Cl = 36,966u hàm lượng 24,6%. Tính khối lượng của nguyên tử của nguyên tố hóa học clo.

2. Biết N_A = 6,02.10²³mol^-1. Tính số nơtron trong 59,5 gam urani U.

3. Một hạt có động năng bằng năng lượng nghỉ của nó. Tính tốc độ của nó. Cho tốc độ của ánh sáng trong chân không là c = 3.10⁸ m/s.

4. Một hạt có khối lượng nghỉ m₀. Tính động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) theo thuyết tương đối.

5. Pôlôni  là nguyên tố phóng xạ a, nó phóng ra 1 hạt a và biến đổi thành hạt nhân con X. Viết phương trình phản ứng. Nêu cấu tạo, tên gọi hạt nhân X.

6. Bắn hạt a vào hạt nhân N đứng yên thì thu được một hạt prôton và một hạt nhân X. Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo của hạt nhân X.

7. Phản ứng phân rã của urani có dạng:   ®   + xa + yb^- . Tính x và y.

8. Phốt pho  phóng xạ b^- và biến đổi thành lưu huỳnh (S). Viết phương trình của sự phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lưu huỳnh.

9. Hạt nhân triti T và đơtri D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt nhân X và một hạt nơtron. Viết phương trình phản ứng, nếu cấu tạo và tên gọi của hạt nhân X.

10. Hạt nhân urani U phân rã theo chuỗi phóng xạ U  Th Pa  X. Nêu cấu tạo và tên gọi của các hạt nhân X.

* Hướng dẫn giải và đáp số:

1. Ta có: m_Cl = 34,969u.75,4% + 36,966u.24,6% = 35,46u.

2. Ta có: N_n = (A – Z).N_A = 219,73.10²³.

3. Ta có: W = W_đ + W₀ = 2W₀ = 2m₀c² =  ð v = c = 2,6.10⁸ m/s.

4. Theo thuyết tương đối ta có: W_đ = W –  W₀ = mc² – m₀c² = - m₀c² = 0,25m₀c².

 

5. Phương trình phản ứng:Po ® He + Pb. Hạt nhân con là hạt nhân chì, có cấu tạo gồm 206 nuclôn, trong đó có 82 prôtôn và 124 nơtron.

6. Phương trình phản ứng: He + N ® p + O. Hạt nhân con là đồng vị của ôxy cấu tạo bởi 17 nuclôn trong đó có 8 prôtôn và 8 nơtron.

7. Ta có: x = = 8; y = = 6.

8. Ta có: P ® e + S. Hạt nhân lưu huỳnh S có cấu tạo gồm 32 nuclôn, trong đó có 16 prôtôn và 16 nơtron.

9. Phương trình phản ứng: T + D ® n + He. Hạt nhân He là hạt nhân heeli (còn gọi là hạt a), có cấu tạo gồm 4 nuclôn, trong đó có 2 prôtôn và 2 nơtron.

10. Ta có: A = 238 – 4 = 234; Z = 92 – 1 – 1 = 92. Vậy hạt nhân U là đồng vị của hạt nhân urani có cấu tạo gồm 234 nuclôn, trong đó có 92 prôtôn và 142 nơtron.