Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
• Giải Vật Lí Lớp 12
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao

Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 54: Phản ứng hạt nhân (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Bài C1 (trang 275 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Nêu một ví dụ về phản ứng hạt nhân xảy ra trong thiên nhiên.

Lời giải:

Một ví dụ về phản ứng hạt nhân xảy ra trong thiên nhiên:

Phản ứng của nơtron tương tác với hạt nhân trong khí quyển tạo nên phản ứng:

với là đồng vị phóng xạ của cacbon

Bài C2 (trang 275 SGK Vật Lí 12 nâng cao): So sánh phản ứng hạt nhân và phản ứng hoá học.

Lời giải:

Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác.

Phản ứng hoá học là phản ứng xảy ra ở lóp vỏ các nguyên tử và kết hợp thành phân tử mới, còn bản thân các hạt nhân nguyên tử trước và sau phản ứng không thay đổi.

Bài C3 (trang 275 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Viết định luật bảo toàn số nuclôn và điện luật bảo toàn điện tích cho phản ứng hạt nhân sau:

Lời giải:

Định luật bảo toàn số nuclôn: A₁ + A₂ = A₃ + A₄

Định luật bảo toàn điện tích: Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

Bài C4 (trang 276 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Áp dụng các định luật bảo toàn, hãy viết phương trình đầy đủ của phản ứng hạt nhân nhân tạo do hai ông bà Giô-li-ô-Quy-ri thực hiện năm 1934. Cho biết hạt nhân có Z = 14 là hạt nhân silic (Si).

Lời giải:

Phương trình đầy đủ của phản ứng là:

Hạt nhân

lại tiếp tục phóng xạ

Bài C5 (trang 278 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Tính năng lượng toả ra khi 1 kg urani 235U bị phân hạch theo phản ứng (54.7).

Lời giải:

Xét phản ứng phân hạch:

Cứ mỗi hạt

phân hạch toả năng lượng 185 MeV. Số hạt nhân ²³⁵U có trong khối lượng m = 1 (kg).

⇒ năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn 1 kg Urani:

E = 185.N = 185.2,56.10²⁴ = 474.10²⁴ MeV = 4,74.10²⁶ MeV

Với 1 MeV = 1,6.10^-13 (J) ⇒ E = 7,58. 10¹³ (J).

Lời giải:

Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân, phản ứng hạt nhân chia thành hai loại:

+ Phản ứng hạt nhân kích thích: Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau thành các hạt nhân khác.

A + B ⇒ C + D

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như:

Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

– Bảo toàn số nuclôn (số khối): A₁ + A₂ = A₃ + A₄

– Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

(Trong đó: ΔE là năng lượng phản ứng hạt nhân (ΔE > 0 toả năng lượng, ΔE < 0 thu năng lượng); K_X là động năng chuyển động của hạt X.)

Lưu ý: Phóng xạ hay phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng, năng lượng nghỉ, số proton, notron, electron, cơ năng (năng lượng cơ học).

Lời giải:

Năng lượng thu – tỏa của phản ứng hạt nhân:

ΔE = (m₀ – m).c² ( )

Trong đó:

   m₀ = m_X1 + m_X2 là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng.

   m = m_X3 + m_X4 là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.

* Nếu m₀ > m ⇔ ΔE > 0 phản ứng toả năng lượng ΔE dưới dạng động năng của các hạt X₃, X₄ hoặc phôtôn γ. Trong phản ứng toả năng lượng các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.

* Nếu m₀ < m ⇔ ΔE < 0 phản ứng thu năng lượng |ΔE| dưới dạng động năng của các hạt X₁, X₂ hoặc phôtôn γ. Trong phản ứng thu năng lượng các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.

* Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố (kém bền vững) tự phóng ra các bức xạ rồi biến đổi thành hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố khác (bền vững hơn). Tức là các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.

→ phản ứng toả năng lượng ΔE dưới dạng động năng của các hạt nhân con hoặc phôtôn γ.

* Ví dụ về hai phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng:

Lưu ý: Các hiện tượng: phóng xạ, phân hạnh, nhiệt hạch luôn là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

    A. Được bảo toàn.

    B. Tăng.

    C. Giảm.

    D. Tăng hoặc giảm tùy theo phản ứng.

Lời giải:

    Chọn D.

    A. 3α và 4β.

    B. 7α và 4β.

    C. 4α và 7β.

    D. 7α và 2β.

Lời giải:

chọn B

Gọi x là số hạt α và y là số hạt electron (β-).

Ta có:

Phân rã xảy ra tuân theo định luật bảo toàn số khối A và điện tích Z. Vậy ta có hệ phương trình:

   235 = 207 + x.4 + y.0   (1)

   92 = 82 + x.2 + y(-1).

Từ (1) suy ra: x = 7. Thế vào (2) ta có y = 4.

Kết quả khẳng định: hạt nhân đã phóng ra 7 hạt α và 4 electron.

Lời giải:

Áp dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân ta được:

    a) Xác định số khối, nguyên tử số và tên gọi hạt nhân X.

    b) Phản ứng đó tỏa ra hay thu năng lượng. tính độ lớn của năng lượng tỏa ta hay thu đó theo đơn vị jun.

    Cho biết : m_Ar = 36,956889u; m_Cl = 36,956563u; m_n = 1,008665u; m_p = 1,007276u.

Lời giải:

a) Xác định số khối, nguyên tử số và tên gọi hạt nhân X.

Từ phương trình phản ứng ta có hạt X có Z = 1; A = 1. Đó là hạt proton

Vậy phương trình phản ứng đầy đủ:

b) Ta có:

   M₀ = m(Cl) + m(P) = 37,963839u ;

   M = m(Ar) + m(n) = 37,965559u

Ta thấy M > M₀: phản ứng thu năng lượng.

Độ lớn của năng lượng thu là:

   Q = (M – M₀)c² = – 0,001720u.c² = 1,6022 MeV = 2,56.10^-13 J.