Một số kinh nghiệm giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân

A.PHẦN MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Môn Vật lí là một trong những môn học cơ bản và quan trọng trong
trường THPT. Đây có thể là môn thi tốt nghiệp và là môn thi đại học,cao đẳng ở
các khối A,A1. Đặc biệt nội dung thi tốt nghiệp và đại học,cao đẳng đối với môn
Vật lí phần lớn nằm trong chương trình lớp 12. Là giáo viên giảng dạy khối 12
tôi luôn nghiên cứu tìm tòi ra các phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu quả
cao nhất.
Mặt khác trong giai đoạn hiện nay hình thức thi tốt nghiệp và đại học
được áp dung trong các kì thi tốt nghiệp và đại học nên việc đưa ra các phương
pháp giải nhanh và tối ưu cho các em là rất tốt và cần thiết để các em có thể đạt
được kết quả cao trong các kì thi đó.
Khi dạy phần phản ứng hạt nhân tôi nhận thấy học sinh rất lúng túng khi
làm bài tập. Vì vậy nghiên cứu tìm ra phương pháp giảng dạy giúp các em học
tốt phần này là rất quan trọng.
Vì những lí do trên tôi dã chọn đề tài nghiên cứu “Một số kinh nghiệm
giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân.”
II.MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
II.1.Mục đích nghiên cứu
Tìm ra các phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân giúp các em
học sinh học tốt phần này.
II.2.Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu lí thuyết về phản ứng hạt nhân
Vận dụng lí thuyết để giải các dạng bài tập.
III.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
III.1.Nghiên cứu lí thuyết
Đọc ,tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến phần phản ứng
hạt nhân.
III.2.Nghiên cứu thực tiễn
Dự giờ bài năng lượng liên kết của hạt nhân.Phản ứng hạt nhân. Của đồng
nghiệp ở một số lớp 12C,12D,12E.

Chọn một lớp và dạy bình thường theo sgk và dạy theo kinh nghiệm đúc
rút được.So sánh đối chiếu kết quả giờ dạy và rút ra kết luận.
IV.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Trong giới hạn đề tài tôi chỉ đưa ra phần lí thuyết và các dạng bài tập về
phản ứng hạt nhân trong nội dung chương trình THPT.
Đối tượng áp dụng:Tất cả học sinh thi đại học,cao đẳng khối A và A1.

1


B.PHẦN NỘI DUNG
I.CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
Chương hạt nhân nguyên tử là chương thử 7 của chương trình Vật li 12 cơ
bản. Phần phản ứng hạt nhân thuộc bài năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản
ứng hạt nhân là bài quan trọng của chương hạt nhân nguyên tử.
Nội dung của phần phản ứng hạt nhân trong sgk Vật lí 12 cơ bản như sau:
1. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Phản ứng hạt là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân.
A1
Z1

X1 +

A2
Z2

X2 →

A3
Z3

X3 +

A4
Z4

X 4 hay A + B → C + D

Có hai loại phản ứng hạt nhân
Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác
(phóng xạ)
Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các
hạt nhân khác.
2. CÁC ĐỊNH UẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
2.1.

Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)
A1 + A2 = A3 + A4

2.2.

Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)
Z1 +Z 2 = Z 3 +Z 4

2.3.

Định luật bảo toàn động lượng

2.4.

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần

3. NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân:
A1
Z1

X1 +

A2
Z2

X2 →

A3
Z3

X3 +

A4
Z4

X4

Đặt: m0 = m1+m2 và m = m3 + m4
Năng lượng của phản ứng là:
∆E = (m1+m2 - m3 - m4 ) c2 = (m0-m)c2

2

Nếu m0 > m: ∆E >0: phản ứng tỏa năng lượng.
Nếu m0 < m : ∆E <0: phản ứng thu năng lượng .
II. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Trong quá trình giảng dạy tôi tôi nhận thấy nếu giáo viên chỉ dạy theo sgk
không tìm tòi sáng tạo thêm những cái mới thì sẽ không gây được hứng thú học
tập cho học sinh đồng thời học sinh sẽ gặp nhiều khó nhăn và lúng túng khi làm
bài tập.Vì lượng kiến thức trong sách giáo khoa chỉ là lượng kiến thức cơ bản
chưa được đào sâu mở rộng.
Trong quá trình nghiên cứu đề thi đại học, cao đẳng của một số năm gần
đây tôi đã thống kê được một số bài tập của phần phản ứng hạt nhân như sau:
Câu 1: Hạt nhân A dang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng
mB và hạt α có khối lượng mα . Tỉ số giữa động năng của hạt nhân B và hạt nhân
α ngay sau phân rã bằng
mα
A. m
B

m
B.  B
 mα





2

m
D.  α

 mB

mB
C. m
α





2

( Trích đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2008)
Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân 31T + 12D→ 24 He + X . Lấy độ hụt khối của các hạt
nhân T,hạt nhân D , hạt nhân He lần lượt là 0,009106u; 0,002491u; 0,030382u
và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng
A. 15,017 MeV. B. 200,025MeV C. 17,498 MeV. D. 21,076MeV.
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2009)
Câu 3: Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 49 Be đang
đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α . Hạt α bay theo phương vuông
góc với phương tới của prôtôn 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
A. 4,225 MeV.
B. 1,145 MeV.
C.2,125 MeV.
D. 3,125MeV
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2010)
Câu 4: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 37 Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân
x giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương tới của prôtôn các góc

bằng nhau là 600. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số
khối của nó. Tỉ số giưa tốc đọ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là
A. 4.

B.

1
.
2

C. 2

D.

1
4

(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2011)
Câu 5: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước
phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02u. Phản ứng hạt
nhân này
A. tỏa năng lượng 1,863 MeV.
B. tỏa năng lượng 18,63 MeV.
C. thu lượng 1,863 MeV.
D. thu lượng 18,63 MeV.

3


(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2011)

Câu 6: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân
Y. Biết hạt nhân X có số khối là A, hạt α phát ra có tốc độ v. Lấy khối lượng của
hạt nhân bằng số khối của nó tính theo đơn vị u. Tốc độ của hạt nhân Y bằng
A.

4v
.
A+ 4

B.

2v
.
A−4

C.

4v
.
A−4

D.

2v
.
A+4

(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2012)
Câu 7: Tổng hợp hạt nhân 24 He từ phản ứng hạt nhân 11 H + 37 Li → 24 He + X . Mỗi
phản ứng trên tỏa năng lượng 17,3 MeV . Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được

0,5 mol heli là
A. 1,3.1024 MeV. B. 2,61.1024 MeV. C. 5,2.1024 MeV.
D. 2,4.1024 MeV.
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2012)
III.GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
Trước thực trạng nêu trên tôi đã nghiên cứu và đúc rút được kinh nghiệm
khi giảng dạy phần phản ứng hạt nhân như sau:
Cần giúp cho học sinh nhớ lại các kiến thức cũ có liên quan đến bài học
như động lượng ,động năng,năng lượng toàn phần…….
Cần hướng dẫn học sinh dựa vào kiến thức cũ và kiến thức mới để viết
được dạng tường minh của định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn
năng lượng toàn phần.
Cần hướng dẫn học sinh xây dựng công thức tính năng lượng của phản
ứng hạt nhân dưới nhiều dạng khác nhau.
Cần giúp học sinh nhận dạng được các bài tập.
Cụ thể nội dung bổ sung cho bài dạy như sau:
1. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Phần này tôi bổ sung thêm kiến thức sau:
Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân
Prôtôn ( 11 p = 11H ) ; Nơtrôn ( 01n ) ; Heli ( 24 He = 24α ) ; Electrôn ( β − = −10e ) ; Pôzitrôn (
β + = +10 e ); Hiđrô nặng hay Đơteri ( 12 H = 12 D ); Hiđrô siêu nặng hay Triti ( 13 H = 31T )
Với việc nhắc lại các kiến thức như vậy giúp học sinh nhớ lại các kiến thưc đã
học ở các bài trước và kết hợp với các kiến thức học trong bài này học sinh sẽ
xác định được các hạt trong phản ứng hạt nhân và làm bài tập về phản ứng hạt
nhân tốt hơn.
2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Ngoài kiến thức trong sách giáo khoa khi dạy phần này tôi bổ sung thêm các
kiến thức sau:
2.1. Định luật bảo toàn động lượng
4




= ∑Ps

∑P

t

2.2.Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
Wt = Ws

Chú ý:
→

→

→

→

- Định luật bảo toàn động lượng viết cụ thể: m1 v1 + m2 v 2 = m3 v3 + m4 v 4 .
- Năng lượng toàn phần của một hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng
thông thường ( động năng) .
1
W = mc 2 + mv 2
2

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết:
K1 + K2 + m1.c2 + m2.c2 = K3 + K4 + m3.c2 + m4.c2
Hay (m1 + m2)c2 +

1
1
1
1
m1v 12 + m2v 22 = (m3 + m4)c2 + m3v 32 + m4v 24 .
2
2
2
2
→

1

→

Liên hệ giữa động lượng p = m v và động năng K = mv2là:
2
2

P =2m.K

hay

P2
K=
2m

3. NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân:
A1
Z1

X1 +

A2
Z2

X2 →

A3
Z3

X3 +

A4
Z4

X4

Ngoài công thức tính năng lượng như sgk đã nêu ở trên tôi bổ sung thêm còn các
công thức tính năng lượng của phản ứng như sau:
[(∆m3 + ∆m4 ) − (∆m1 + ∆m2 )]c 2 (1)

(Wlk 3 + Wlk 4 ) − (Wlk 1 + Wlk 2 )( 2)
∆E = 
( A3ε 3 + A4 ε 4 ) − ( A1ε 1 − A2 ε 2 )( 3)

( K + K ) − ( K + K )( 4 )
4
1
2
 3

Qua quá trình giảng dạy tôi đã nghiên cứu và chứng minh các công thức
trên như sau:
Từ các công thức tính độ hụt khối:
∆m1=Z1.mp+(A1 - Z1)mn - m1 ⇒ m1=Z1.mp+(A1 - Z1)mn - ∆m1
5


∆m2=Z2.mp+(A2 - Z2)mn - m2 ⇒ m2=Z2.mp+(A2 - Z2)mn - ∆m2
∆m3=Z3.mp+(A3 - Z3)m3 - m3 ⇒ m3=Z3.mp+(A3 - Z3)mn - ∆m3
∆m4=Z4.mp+(A4 - Z4)mn - m4 ⇒ m4=Z4.mp+(A4 - Z4)mn - ∆m4
Kết hợp với định luật bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 + A4
Và định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
Vậy:
∆E = (m1+m2 - m3 - m4 ) c2 = (∆m3+∆m4-∆m1 - ∆m2)c2
⇒ Công thức (1) đã được chứng minh.

Mặt khác:
Năng lượng liên kết được tính theo công thức:
Wlk=∆mc2 nên
∆E = (∆m3+∆m4-∆m1-∆m2)c2
= ∆m3c2 + ∆m4c2 - ∆m1c2 - ∆m2c2
=Wlk3+Wlk4-Wlk1-Wlk2
⇒ Công thức (2) đã được chứng minh.

Năng lượng liên kết riêng:
ε=

Wlk
⇒ Wlk = ε . A
A

Vậy :
∆E = Wlk3 + Wlk4 - Wlk1 - Wlk2
= ε 3 A3 + ε 4 A4 − ε 1 A1 − ε 2 A2
⇒ Công thức (3) đã được chứng minh.

Từ công thức định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:
K1 + K2 + m1c2 + m2c2 = K3 + K4 + m3c2 + m4c2
Ta có:
∆E = (m1+m2 - m3 - m4 ) c2
=K3 + K4 - K1 - K2
⇒ Công thức (4) đã được chứng minh.

6


Việc tìm ra được các công thức trên và đưa vào giảng dạy là rất quan
trọng. Nắm được các công thức này học sinh sẽ giải được các bài tập về phản
ứng hạt nhân nhanh chóng dễ dàng, tốn ít thời gian , phù hợp với hình thức thi
trắc nghiệm hiện nay.
IV. CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Loại 1: Xác định hạt nhân còn thiếu và số hạt (tia phóng xạ) trong phản
ứng hạt nhân
Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích .

A1 + A2 = A3 + A4

Z1 +Z 2 =Z 3 +Z 4

Bài 1
Tìm hạt X trong phản ứng sau:
1
1

A. 31 T

23
20
H +11
Na →AzX +10
Ne

B. 21 D

C. 01 n

D.

4
2

He

Giải
Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích ta có:

1+23=A+20
1+11=Z+10
Khi đó A=5 và Z=1 ⇒ X là

4
2

He.

Chọn đáp án D.
Bài 2
Trong phản ứng sau đây : n +
A. Electron

235
92

U→

95
42

Mo +

B. Proton

139
57

La + 2X + 7β– . Hạt X là:

C. Hêli

D. Nơtron

Giải
Ta phải xác định được điện tích và số khối của các tia & hạt còn lại trong phản
ứng :

1
0

n ;

0
−1

β–

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối ta được : 2 hạt X có
7


2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 0
2A = 1 + 235 – 95 – 139 – 7.0 = 2 .
Vậy suy ra X có Z = 0 và A = 1. Đó là hạt nơtron

1
0

n .

⇒ Chọn đáp án : D

Bài 3
–
Hạt nhân 24
11 Na phân rã β và biến thành hạt nhân X . Số khối A và nguyên tử số
Z có giá trị

A. A = 24 ; Z =10

B. A = 23 ; Z = 12

C. A = 24 ; Z =12

D. A = 24 ; Z = 11
Giải

Từ đề bài, ta có diễn biến của phản ứng trên là :

24
11

Na → X +

0
−1

β– .

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được :
X có Z = 11 – (-1) = 12. và số khối A = 24 – 0 = 24 ( nói thêm X chính là

24
12

Mg ).
⇒ Chọn đáp án C.

Bài 4
Urani 238 sau một loạt phóng xạ α và β thì biến đổi thành chì. Phương trình
phóng xạ là:
238
92

U→

206
82

Pb + x 42 He + yβ . Vậy x và y có giá trị là :

A. x=6 và y = 4

B.x=8 và y = 5

C. x=8 và y = 6

D. x=6 và y = 8

Giải
Bài tập này chính là loại toán giải phương trình hai ẩn , nhưng chú ý là hạt β – có
số khối A = 0 , do đó phương trình bảo toàn số khối chỉ có ẩn x của hạt α . Sau
đó thay giá trị x tìm được vào phương trình bảo toàn điện tích ta tìm được y.
x = 8
4 x + 0. y = 238 − 206 = 32
x = 8

Chi tiết bài giải như sau : 2 x + z. y = 92 − 82 = 10 ⇔ 2 x − zy = 10 ⇔  y = 6


 z = −1


Vậy giá trị x=8 và y = 6.

8


⇒ Chọn đáp án : C

Bài 5
Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và bao nhiêu lần phóng xạ β – thì hạt nhân
biến đổi thành hạt nhân 208
82 Pb ?

232
90

Th

A. 4 lần phóng xạ α ; 6 lần phóng xạ β–
B. 6 lần phóng xạ α ; 8 lần phóng xạ β–
C. 8 lần phóng xạ ; 6 lần phóng xạ β–
D. 6 lần phóng xạ α ; 4 lần phóng xạ β–
Giải
Theo đề ta có quá trình phản ứng :

232
90

Th →

208
82

Pb + x 42 He + y −01 β– .

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được :
4 x + 0. y = 232 − 208 = 24
x = 6
x = 6
⇔
⇔

.
2 x + ( −1). y = 90 − 82 = 8
2 x − y = 8
y = 4

Vậy có 6 hạt α và 4 hạt β – . ⇒ Chọn đáp án : D.
Loại 2 Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt nhân .
Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D .
a)Khi biết khối lượng đầy đủ của các chất tham gia phản ứng .
Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :
M0c2 + KA +KB = Mc2 + KC +KD
Nên:

Với

∆E = (M0 – M )c2

∆E + KA + KB = KC + KD

Dấu của ∆E cho biết phản ứng thu hay tỏa năng lượng
b)Khi biết khối lượng không đầy đủ và một vài điều kiện về động năng và vận
tốc của hạt nhân .
Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn động lượng :
 


PA + PB = PC + PD

Lưu ý : P 2 = 2mK ⇔ K =

P2
2m

( K là động năng của các hạt )

Bài 1

9


Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây ra phản ứng :
α +

27
13

Al →

30
15

P + n.

Phản ứng này thu năng lượng ∆E = 2,7 MeV. Biết hai hạt sinh ra có cùng vận
tốc, tính động năng của hạt α . ( coi khối lượng hạt nhân bằng số khối của
chúng).
A. 1,3 MeV

B. 13 MeV

C. 3,1 MeV

D. 31 MeV

Giải

Ta có

Kp
Kn

=

mP
mn

=30 ⇒ Kp = 30 Kn

Mà ∆E = Kα ─ ( Kp + Kn ) (1)
m v

α α
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mα vα = ( mp + mn) v ⇒ v = m + m
P
n

Mà tổng động năng của hệ hai hạt :
Kp + Kn =
m + mn
1
(mP + mn )v 2 = P
2
2
=

1(mα vα ) 2

m K
= α α
2(mP + mn ) mP + mn

 mα vα 


 mP + mn 

2

( 2)

Thế (2) vào (1) ta được Kα = 3,1MeV
⇒ Chọn đáp án C.

Bài 2
Người ta dùng hạt prôtôn có động năng W p= 2,69 MeV bắn vào hạt nhân
Liti đứng yên thu được 2 hạt α có cùng động năng . cho mp = 1,,0073u; mLi =
7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c 2 . Tính động năng và vận tốc của mổi
hạt α tạo thành?
A. 9,755 MeV ; 3,2.107m/s

B.10,55 MeV ; 2,2.107 m/s

C. 10,55 MeV ; 3,2.107 m/s

D. 9,755.107 ; 2,2.107 m/s.
Giải
10

Năng lượng của phản ứng hạt nhân là :

∆E = ( M0 – M ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có

∆E +Kp= 2K α ⇒ K α =
Vận tốc của mổi hạt α là: v = c

∆E + K p
2

= 10,05MeV

2K α
=2,2.107m/s.
931.4,0015

⇒ Chọn đáp án B.

Bài 3
Một nơtơron có động năng Kn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên
gây ra phản ứng:
1
0

n + 63 Li → X+ 42 He .

Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X. Cho m n = 1,00866 u;mx =

3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u. Động năng của hạt nhân X và hạt He
lần lượt là :
A. 0,12 MeV & 0,18 MeV

B. 0,1 MeV & 0,2 MeV

C. 0,18 MeV & 0,12 MeV

D. 0,2 MeV & 0,1 MeV
Giải

Ta có năng lượng của phản ứng là :

∆E = ( mn+ mLi – m x – m He).c2 = – 0,8 MeV
( đây là phản ứng thu năng lượng )
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
→

→

→

2
2
2
pn = p He + p X ⇔ Pn = PHe + PX

⇒ 2mnKn= 2mHe .K He + 2mx Kx (1)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :

∆E =Kx +K He – Kn = – 0,8 (2)
Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:
4 K H e + 3K X = 1,1
⇔

 K He + K X = 0,3

 K He = 0,2

MeV
 K X = 0,1
11


⇒ Chọn đáp án B.

Loại 3 Bài tập về năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Loại bài tập này chúng ta sẽ áp dụng các công thức tính năng lượng của phản
ứng như sau:
[(m1 + m2 ) − (m3 + m4 )]c 2

2
[(∆m3 + ∆m4 ) − (∆m1 + ∆m2 )]c

∆E = (Wlk 3 + Wlk 4 ) − (Wlk 1 + Wlk 2 )
( A ε + A ε ) − ( A ε − A ε )
4 4
1 1
2 2

 3 3
( K 3 + K 4 ) − ( K 1 + K 2 )


+ nếu ∆E > 0 : phản ứng toả nhiệt .
+ nếu ∆E < 0 : phản ứng thu nhiệt .
Bài 1

2
4
20
Thực hiện phản ứng hạt nhân sau : 23
11 Na + 1 D → 2 He + 10 Ne .
Biết m Na = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD =

1,0073 u. Phản úng trên toả hay thu một năng lượng bằng bao nhiêu ?
A.thu 2,2375 MeV

B. toả 2,3275 MeV.

C.thu 2,3275 MeV

D. toả 2,2375 MeV
Giải

Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là :
∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe - mNe - mD )c2 =

2,3275 MeV> 0

đây là phản ứng toả năng lượng .
⇒ Chọn đáp án B.

Bài 2
Cho phản ứng hạt nhân: 1737 Cl +11H →1837 Ar + 01n phản ứng trên tỏa hay thu bao
nhiêu năng lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u,
1u = 931MeV/c2
Giải:
Năng lượng của phản ứng là:
∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV
Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV .
Bài 3

12


Cho phản ứng hạt nhân:

2
3
4
1 D + 1T → 2 He

+X

. Lấy độ hụt khối của hạt nhân T,

hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và
1u = 931,5 MeV/c2 . Năng lượng tỏa ra của phản ứng gần bằng :
A. 15,017 MeV.

B. 17,498 MeV.

C. 21,076 MeV.

D. 200,025 MeV.

Giải
Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo độ hụt khối của
các chất.
⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước và sau phản ứng.
Hạt nhân X là ≡

1
0n

là nơtron nên có Δm = 0.

∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2
= (ΔmHe + Δmn – ΔmH - ΔmT ).c2 = 17,498 MeV
⇒ Chọn đáp án : B

Bài 4
Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân
đồng vị Thôri

234
92

U phóng xạ tia α và tạo thành

230
90

Th . Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV,

của 234U là 7,63 MeV, của 230Th là 7,7 MeV.
A.10,82 MeV.

B. 13,98 MeV.

C. 11,51 MeV.

D. 17,24 MeV.

Giải
Áp dụng công thức
∆E = ε 3 A3 + ε 4 A4 − ε 1 A1 − ε 2 A2 =(7,7.230+7,1.4 – 7,63.234)MeV=13,98MeV
⇒ Chọn đáp án B

Bài 5
Cho phản ứng hạn nhân : D + D -> 23 He + 01 n . Cho biết độ hụt khối của D
là 0,0024u và tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng
năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 3,25MeV. Năng lượng liên kết của
hạt nhân 23 He là
A. 7,235 MeV
B. 6,482 MeV
C. 7,7188 MeV
D. 12,964eV
Giải:

Theo đề ra ta có ∆E =[(2mD ) – ( m He + mn)]c2 = 3,25 (*)
∆E = (Wlk He +Wlk n) – 2WlkD = 3,25
3
2

3
2

13


⇒ Wlk 23He =3,25 + 2WlkD – Wlk n
⇒ Wlk 23He = 3,25 + 2∆mDc2 - ∆mnc2

= 3,25 + 2. 0,0024.931 – 0=7,7188MeV

⇒ Đáp án C

Loại 4 Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt hạch khi biết
khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay
thế
Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch là các phản ứng tỏa
năng lượng
Cho khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng : M 0 và M . Tìm
năng lượng toả ra khi xảy 1 phản ứng ( phân hạch hoặc nhiệt hạch ):
Năng lượng toả ra : ∆E = ( M0 – M ).c2 MeV.
Suy ra năng lượng toả ra trong m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) :
m

E = ∆E .N = ∆E . A .N A MeV

Bài 1
235
92

U + 01 n →

95
42

Mo +

139
57

La +2 01 n + 7e-

là một phản ứng phân hạch của Urani

235. Biết khối lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u:
mn=1,0087u .Cho năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46106J/Kg.Khối lượng xăng
cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch ?
A. 1616 kg

B. 1717 kg

C.1818 kg

D.1919 kg

Giải

Số hạt nhân nguyên tử 235U trong 1 gam vật chất U là :
N =

m
.N A
A

=

1
.6,02.10 23 = 2,5617.10 21
235

hạt .

Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân

235

U phân hạch là:

∆E = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV
Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch :
E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 .1,6.10 –3 J
14


= 8,8262 J
Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương
Q = E ⇒m

=

Q
46.106

≈ 1919

kg.

⇒ Chọn đáp án D

Bài 2
cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D → 42 He + X +17,6MeV . Tính năng lượng toả
ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli.
A. 52,976.1023 MeV

B. 5,2976.1023 MeV

C. 2,012.1023 MeV

D.2,012.1024 MeV
Giải

Năng lượng tỏa ra khi một hạt heli được tạo thành:
∆E =17,6MeV
Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli:
N=

m.N A

A

=

2.6,023.10 23
4

= 3,01.1023 MeV

Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng nhiệt hạch:
E = N.∆E = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV
⇒ Chọn đáp án A.

IV.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu với đối tượng là lớp 12A năm học 2011-2012 và năm học 20122013.
1.Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2011-2012
Năm học 2011-2012 tôi dạy theo dạy theo sgk. Theo quan sát giờ dạy tôi thấy
học sinh hoạt động ít trầm và lúng túng khi giải bài tập.
2. Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2012-2013:
Năm học này tôi vận dụng những kinh nghiệm đã trình bày trong sáng
kiến kinh nghiệm (nhất là các công thức ngoài sách giáo khoa) học sinh học tập
sôi nổi, hứng thú hơn và giải được nhiều bài tập hơn.
3.Sau khi học song mỗi giờ học tôi cho học sinh làm bài kiểm tra 15 phút. Kết
quả bài kiểm tra tính trung bình như sau:
15


Lớp dạy

Tổng

số bài

Điểm 0-4
%
Số bài

Điểm 5-8
%
Số bài

Điểm 8-10
%
Số bài

Năm
33
15
45,45%
20117
21,21% 11
33,33%
2012
33
3
9,09%
13
39,39% 17
51,52%
Năm
20122013

Như vậy kết quả giờ dạy năm học 2012-2013 cao hơn so với năm học trước.
Đặc biệt là số bài ở mức yếu kém đã giảm đáng kể. Từ đó tôi tự tin hơn vào
phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân và viết sáng kiến kinh nghiệm
này.
C. KẾT LUẬN
Qua thời gian giảng dạy tôi thấy rằng với phương pháp dạy như trên sẽ
giúp học sinh có cái nhìn đúng đắn và hứng thú hơn khi học phần vật lý hạt
nhân. Các em không còn túng túng bỡ ngỡ khi gặp các bài tập phần phản ứng
hạt nhân.Và như vậy kết quả thi đại học của học sinh sẽ được nâng lên. Trong
thực tế giảng dạy tôi thấy còn có nhiều câu hỏi đi liền với nội dung này .Tuy
nhiên do trình độ và thời gian có hạn nên tôi chưa thể đề cập tới các vấn đề một
cách sâu rộng và triệt để ,rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp để đề tài
được hoàn thiện hơn.

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Như Xuân, ngày 10 tháng 05 năm 2013
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người khác

Người viết SKKN

ĐỖ THỊ HẢI
Tài Liệu Tham Khảo
1.Cẩm Nang Ôn Luyện Thi Đại Học Môn Vật Lí
16


(Tác Ciả Nguyễn Anh Vinh - Nhà xuất bản Đại Học Sư Phạm).
2.Hướng Dẫn Giải Nhanh Các Dạng Bài Tập Trắc Nghiệm Vật Lí

(Tác Giả Hoàng Danh Tài - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội).
3.Đề Thi Tuyển Sinh Đại Học Năm 2008,2009,2010,2011,2012.

Mục Lục

17


A. Phần Mở Đầu...............................................................................................1
B. Phần Nội Dung............................................................................................2
C. Kết Luận....................................................................................................16

18