Sử Dụng Các Định Luật Bảo Toàn Trong Phản Ứng Hạt Nhân Xác Định Năng Lượng – Vận Tốc – Hướng Chuyển Động Của Các Hạt – Năng Lượng Tia Gamma

Trường THPT Lý Thường Kiệt –

CHUYÊN ĐỀ : SỬ DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG – VẬN TỐC –
HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC HẠT – NĂNG LƯỢNG TIA
GAMMA
1. Đặt vấn đề
1.1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay thi Đại Học mơn Vật lý theo hình thức trắc nghiệm, trong một thời gian ngắn
cần phải giải quyết nhiều câu tính tốn. Vậy nên vấn đề đặt ra là các em phải có những phương
pháp để giải nhanh, chính xác, hiệu quả. Các bài tập trắc nghiệm này cũng khơng cần trình bày
dài dịng, chỉ cần sử dụng các phương pháp tính cho kết quả đúng và nhanh.
Bài tốn tính tốn liên quan đến năng lượng, vận tốc, động lượng, hướng chuyển động
của hạt là bài tốn khó nếu khơng có phương pháp giải. Các em cần có phương pháp chung để
định hướng cách giải mỗi loại bài cụ thể ra sao.
1.2. Mục đích của đề tài
Nhằm vào đối tượng học sinh ơn thi Đại Học giúp các em giải được những bài tập tính
tốn năng lượng, vận tốc, động lượng ở mức độ vận dụng.
Ngồi mục đích trên chun đề cịn giúp cho các em một phương pháp giải bằng cách
liên hệ logic với các kiến thức của phần các định luật bảo toàn lớp 10.
1.3. Phương pháp nghiên cứu :
- Học sinh cần nắm được những kiến thức về tổng hợp véc tơ trong hình học.
- Học sinh xem lại những định lí hàm số cos, sin.
- Học sinh đã học lý thuyết về các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân : định luật bảo
toàn số khối, định luật bảo tồn điện tích, định luật bảo tồn năng lượng, định luật bảo toàn
động lượng.
2. Nội dung :
2.1. Cơ sở lý thuyết :
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

1

Trường THPT Lý Thường Kiệt –

2.1.1. Phản ứng hạt nhân
2.1.1.1. Định nghĩa
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
- Có hai loại phản ứng hạt nhân : + Tự phân rã hay phóng xạ.
+ Có sự tương tác giữa các hạt nhân và biến đổi thành hạt
nhân khác.
Phương trình phản ứng tổng quát :
A1
Z1

A

A2
Z2

B  ZA C 
3

3

A4
Z4

D

Phóng xạ :

A1
Z1

A

A2
Z2

B  ZA C
3

3

Với A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con, C là hạt phóng xạ ( ,  : 10 e, 10 e )
- Phản ứng hạt nhân tạo ra đồng vị phóng xạ hạt nhân

  1327 Al  1530 P  01 n
Với

30
15

P là động vị phóng xạ nhân tạo

2.1.1.2. Các định luật bảo toàn
- Định luật bảo toàn số khối A : A1 + A2 = A3 + A4
- Định luật bảo tồn điện tích : Z1 + Z2 = Z3 + Z4
- Định luật bảo toàn năng lượng : tổng năng lượng nghỉ và động năng của các hạt trước phản
ứng bằng tổng năng lượng nghỉ và động năng của các hạt sau phản ứng.
Et + Kt = Es + Ks

Trong đó : Et = EA + EB, Es = EC + ED ; EA = mAc2, EB= mBc2, EC= mCc2, ED = mDc2: lần lượt
là năng lượng nghỉ các hạt trong phản ứng. mA, mB, mC, mD : lần lượt là khối lượng nghỉ các hạt
trong phản ứng.
Trong phản ứng có thể có phóng xạ gamma, khi đó ta cần cộng thêm năng lượng của
photon gamma :  = hf =
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

hc
, với f và  là tần số và bước sóng của tia gamma.

2


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

- Định luật bảo toàn động lượng : tổng động lượng các hạt trước phản ứng bằng tổng động
lượng của các hạt sau phản ứng.

pt  ps
Với pt  pA  pB , ps  pC  pD là tổng động lượng các hạt trước và sau phản ứng.
2.1.1.3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Chia phản ứng hạt nhân thành hai loại : Phản ứng tỏa năng lượng và phản ứng thu năng
lượng.
Gọi

mt = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng (hạt nhân

tham gia ).
ms = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước sau phản ứng ( hạt
nhân sản phẩm ).

- Nếu ms < mt : ta có phản ứng tỏa năng lượng ( tạo ra các hạt nhân sản phẩm bền vững hơn
các hạt nhân trước phản ứng ).
Năng lượng tỏa ra : Qtỏa = (mt - ms )c2.
- Nếu ms > mt : ta có phản ứng thu năng lượng ( tạo ra các hạt nhân sản phẩm kém bền vững
hơn các hạt nhân trước phản ứng ).
Năng lượng cần cung cấp để phản ứng xảy ra là Qthu = ( ms – mt )c2.
Công thức chung cho hai trường hợp :
Q = (mt - ms )c2, nếu Q>0 phản ứng tỏa năng lượng, nếu Q<0 phản ứng thu năng lượng
( năng lượng thu vào của phản ứng là Q .
2.1.2. Những quy ước và phương pháp giải
Việc giải các bài tập về năng lượng hạt nhân nói chung thì việc đầu tiên là phải viết hồn
thành phương trình phản ứng, biết cấu tạo các hạt trong phản ứng ( điều này được thực hiện nhờ
định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích). Sau đó tùy theo đề bài có thể chỉ có
thể sử dụng định luật bảo tồn năng lượng và bảo toàn động lượng.

Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

3


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

2.1.2.1. Dạng 1 : Dựa vào định luật bảo tồn năng lượng để tính tính năng lượng tỏa, thu
của phản ứng, tính động năng các hạt, vận tốc các hạt.
- Viết phương trình phản ứng.
- Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng.
Năng lượng tỏa, thu của phản ứng :
Q = (mt - ms )c2 = Et – Es = Ks – Kt = (ms - mt )c2 = Wlks - Wlkt
- Nếu đề bài cho mối liên hệ giữa độ lớn các vận tốc của các hạt ( v X, vY ), ta lập tỉ số

K X m X v X2 AX v X2


động năng của các hạt :
KY
mY vY2
AY vY2
- Kiểm tra xem bài tốn có mấy đại lượng cần tìm, lập đủ số phương trình ( dựa vào định
luật bảo tồn năng lượng và đề bài ra ) bằng số ẩn để giải.
Bài tập ví dụ 1.
7
Người ta dùng một proton có động năng Kp=1,6MeV bắn vào hạt nhân đứng yên 3 Li và

thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng.
a. Viết phương trình của phản ứng, ghi rõ các nguyên tử số Z và số khối A
b. Tính động năng của mỗi hạt
c. Phản ứng hạt nhân này tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng ? Năng lượng này có phụ
thuộc vào động năng của proton khơng?
d. Nếu toàn bộ động năng của hai hạt thu được ở trên biến thành nhiệt thì nhiệt lượng này
có phụ thuộc vào động năng của proton không?
7
4
Cho khối lượng hạt nhân: 3 Li  7,0144u ; 11H  1,007276u ; 2 He  4,001506u ; u=1,66055.10-

27

kg=931,5MeV/c2.
Hướng dẫn giải
a. Viết phương trình phản ứng :
1

1

p  37 Li  24 He  24 He

b. Tính động năng mỗi hạt :
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

4


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ta được :
2KHe – Kp = (mt - ms )c2 = 17,3855MeV
Suy ra : KHe = 9,493MeV
c. Năng lượng tỏa hay thu của phản ứng :
Ta có Q = (mt - ms )c2 = 17,3855MeV > 0, pản ứng tỏa năng lượng.
Năng lượng này không phụ thuộc vào động năng của proton.
d. Nếu toàn bộ động năng của hai hạt thu được ở trên biến thành nhiệt thì nhiệt lượng này
có phụ thuộc vào động năng của proton. Vì theo phương trình ta tìm được
2KHe = Kp + (mt - ms )c2 = 18,9855MeV, động năng proton càng lớn thì năng lượng này
càng lớn.
Bài tập ví dụ 2.
Bắn hạt



có động năng 4MeV vào hạt nhân

14

7

N đứng yên thì thu được một hạt proton

và một hạt nhân X. Cho m α  4,0015u ; mX = 16,9947u; mN = 13,9992u; mP = 1,0073u; u =
931MeV/c2.
a. Tìm hạt nhân X và tính xem phản ứng đó là phản ứng toả ra hay thu vào bao nhiêu MeV?
b. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng độ lớn vận tốc, tính động năng và vận tốc của proton.
Hướng dẫn giải
a. Phương trình phản ứng :

  147 N  11 p  178 O
Hạt nhân X là hạt nhân

17
8

O.

Năng lương tỏa hay thu của phản ứng :
Q = (mt - ms )c2 = - 1,21 MeV < 0, phản ứng thu năng lượng 1,21MeV.
b. Tính động năng mỗi hạt :
- Áp dụng bảo tồn năng lượng ta có : Kp + KO - K = -1.21MeV
hay : Kp + KO = K -1,21 = 2,79 MeV
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

(1)

5

Trường THPT Lý Thường Kiệt –

- Mặt khác, theo đề ta có : vp = vO suy ra

K O mO

 17
K p mp

hay KO = 17Kp

(2)

từ (1) và (2) ta giải được Kp = 0,155 MeV.
vận tốc của proton, v 

2K p
mp

 5,5.106 m / s

Bài tập vận dụng
9
1
6
Bài 1. Cho phản ứng hạt nhân: 4 Be1 H  X  3 Li

a) X là hạt nhân nguyên tử nào và cịn gọi là hạt gì?
b) Biết mBe = 9,01219u; mP = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,00260u. Đây là phản ứng

toả năng lượng hay thu năng lượng? Tại sao?
c) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng. Cho u=931MeV/c2.
d) Cho biết proton có động năng 5,45 MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li
bay ra với động năng 3,55 MeV. Tìm động năng của hạt X bay ra.
Bài 2. Người ta dùng nơtron có động năng 1,6MeV bắn vào hạt nhân Beri

7
4

Be đứng yên thu

được 2 hạt giống nhau có cùng động năng.
a) Viết phương trình phản ứng và xác định nguyên tố được tạo thành sau phản ứng.
b) Tính động năng của mỗi hạt.
c) Phản ứng là toả hay thu năng lượng? Tính năng lượng đó
Cho mN = 1,0075u; mBe = 7,0152u; m α  4,0015u với u là đơn vị khối lượng nguyên tử u =
1,6605.10-27kg = 931MeV/c2.
2.1.2.2. Dạng 2 : Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng và bảo tồn động lượng để tính
tính năng lượng tỏa, thu của phản ứng, tính động năng các hạt, vận tốc các hạt.
Sử dụng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp đề bài có nói đến hướng chuyển
động của các hạt.
- Viết phương trình phản ứng.
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

6


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

- Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng.

Năng lượng tỏa, thu của phản ứng :
Q = (mt - ms )c2 = Et – Es = Ks – Kt = (ms - mt )c2 = Wlks - Wlkt
- Áp dụng bảo toàn động lượng

pA  pB  pC  pD
- Thường thì trước phản ứng chỉ có một hạt chuyển động, một hạt đứng yên nên ta có thể
viết lại biểu thức định luật : pA  pC  pD
- Trường hợp của hiện tượng phóng xạ hạt nhân mẹ đứng yên, các hạt con chuyển động
thì ta sẽ có biểu thức như sau pC  pD  0 , hay pC   pD , tức là hai hạt sinh ra chuyển
động ngược hướng, động lượng có độ lớn bằng nhau.
- Các trường hợp nói chung cần phải vẽ chính xác các vecto và tổng hợp theo quy tắc tam
giác hay quy tắc hình bình hành. Sau đó có thể sử dụng định lí pitago, định lí hàm số sin, cos và
các cơng thức sin, cos, tan…
- Ta có thể sử dụng thêm công thức liên hệ động lượng và động năng : pX  2m X K X ,
2

mX lấy xấp xỉ bằng số khối của hạt nhân X tính theo đợn v u.
Bi tp vớ d 1.
Đồng vị Bitmut

213
83

Bi đang đứng yên thì phóng xạ tạo ra hạt nhân X cùng phôtôn . Biết

động năng hạt thu đ-ợc là 6,09MeV. Cho khối l-ợng các hạt nhân: m Bi = 212.9913u; mx=
208.9830u; m= 4.0015u vµ lÊy 1u = 931.5 MeV/c2. Tớnh b-ớc sóng bức xạ phát ra ?
Hng dn giải
- Phương trình phản ứng :

213
83

Bi   

208
81

X

- Áp dụng định luật bảo tồn năng lượng, ở đây có kèm phóng xạ gamma, nên ta có phương
trình như sau :
KX + K +  = (mt - ms )c2 = 6,3342 MeV
- Đây là bài tốn phóng xạ nên ta có
Giáo viên : Phạm Tuấn Hồn

(1)

p = pX
7


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Hay 2mK = 2mXKX
Suy ra

KX = 4K/213 = 0,1144MeV

(2)

Từ (1) và (2) suy ra  = 0,1298MeV, vậy bước sóng tia gamma là :  = 9,57.10-12m.
Bài tập ví dụ 2.
Hạt  có động năng K = 7,7MeV, đến đập vào hạt nhân

14
7

N gây nên phản ứng:

 147N 11P  X
a) Xác định số proton và số nơtron của X.
b) Phản ứng này toả ra hay thu bao nhiêu năng lượng.
c) Biết vận tốc của proton bắn ra có phương vng góc với vận tốc hạt . Hãy tính động
năng, vận tốc và hướng chuyển động của hạt nhân X. Cho m α  4,0015u ; mX = 16,9947u; mN
= 13,9992u; mP = 1,0073u; u=931MeV/c2; 1eV = 1,6.10-19J.
Hướng dẫn giải
a. Phương trình phản ứng :

  147 N  11 P  178 X

X là hạt nhân Oxy
b. Năng lương tỏa, thu của phản ứng :
Q = (mt - ms )c2  -1,21MeV
Phản ứng thu năng lượng, Qthu = 1,21MeV
c. Tính động năng, vận tốc và hướng chuyển động của hạt nhân X
Theo đề bài ta có p p vng góc với p .
Mặt khác theo định luật bảo tồn động lượng ta có :

p  p p  pX

Từ biểu thức véc tơ ta vẽ được giản đồ

pp

pX
p



Từ hình vẽ, áp dụng Pitago ta được :

pX2  p2  p2p
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

8


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Hay 2mXKX = 2mK + 2mpKp
 17KX = 4K + Kp
 17KX - Kp = 4K = 30,8 MeV

(1)

Ngoài ra, theo định luật bảo tồn năng lượng ta có :
Kp + KX - K = Q

hay KX + Kp = Q + K = 6,49 MeV

(2)

- Từ (1) và (2) ta giải được KX  2,072 MeV
- Vận tốc hạt X : vX =

2  2,072 MeV
2K X
=c
 4,85. 106 m/s
mX
17  931MeV

- Hướng chuyển động của hạt X, ta tính góc 

cos 

p
2m K
4  7,7


= 0,8744
pX
2m X K X
17  2,072

   290
Vậy hạt X bay ra có hướng hợp với hướng chuyển động của hạt  một góc   290
Bài tập ví dụ 3.
Dùng hạt proton có động năng K P  5,58MeV bắn phá hạt nhân

23
11

Na đứng yên, tạo ra

hạt nhân  và hạt nhân X không kèm bức xạ gamma  .
a) Viết phương trình phản ứng và nêu cấu tạo của hạt nhân X.
b) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng.
c) Biết động năng của hạt



là K   6,6MeV . Xác định động năng của hạt X.

d) Tính góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt  và hạt proton.
Cho biết mNa = 22,9850u; mP = 1,0073u; m = 4,0015u; mX = 19,9869u; 1u=931MeV/c2.
Hướng dẫn giải
a. Phương trình phản ứng
1
1

p  1123 Na    1020 X

b. Năng lượng tỏa hay thu của phản ứng
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

9

Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Q = (mt - ms )c2  3,631MeV
Phản ứng tỏa năng lượng 3,631 MeV.
c. Động năng của hạt X
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng
K + KX – Kp = Q  KX = 2,611MeV
d. Góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt  và hạt proton.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng

p p  p  pX

p

Ta vẽ tổng hợp véctơ



Từ hình vẽ ta cần tính góc 
Áp dụng định lí hàm số cos ta được

cos 

p2p  p2  pX2
2 p p p



2m p K p  2m K  2m X K X
2 2m p K p 2m K

pX

pp


K p  4 K  20 K X
2 K p 4 K

cos  - 0,8338   = 146,50
Vậy góc hợp bởi hướng chuyển động của hạt  và hạt proton là  = 146,50.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Một proton có động năng K P  1,46MeV bắn vào hạt nhân

7
3

Li đang đứng yên. Hai hạt

X sinh ra giống nhau và có cùng động năng.
a) Viết phương trình phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhân X. Đó là hạt nhân nguyên
tử nào? Hạt nhân X còn được gọi là hạt gì?
b) Phản ứng thu hay toả năng lượng? Năng lượng này bằng bao nhiêu và có phụ thuộc
vào KP hay không?
c) Giả sử phản ứng hạt nhân trên tiếp diễn một thời gian và lượng khí tạo ra là 10cm 3 ở
điều kiện tiêu chuẩn. Tính năng lượng đã toả ra hay thu vào theo đơn vị kJ.
d) Tính động năng của mỗi hạt X sinh ra. Động năng này có phụ thuộc vào Kp hay
khơng?
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

10


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

e) Tính góc hợp bởi các vectơ vận tốc của 2 hạt X sau phản ứng.
Cho biết: mLi=7,0142u; mP=1,0073u; mX=4,0015u; 1u=931MeV; NA=6,023.1023; e = 1,6.10-16C.
Bài 2. Một hạt nhân nguyên tử hidro chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân
nguyên tử Liti

7
3

Li

đứng yên và bị hạt nhân liti bắt giữ. Sau va chạm

xuất hiện hai hạt  bay ra với cùng tốc độ v’ (v’ << c). Quỹ đạo của hai

V’



-

hạt  làm với đường kéo dài của quỹ đạo của hạt proton một góc

  800



V’


v
proton

1. Viết phương trình của phản ứng hạt nhân
2. Thành lập hệ thức xác định mối liên hệ giữa các giá trị sau đây: các vận tốc v và v’,
góc

 , khối lượng m của hạt nhân nguyên tử hidro và m’ của hạt 
3. Hãy chứng minh rằng tổng động năng của các hạt  sau tương tác lớn hơn động năng

của hạt nhân ngun tử hidro
a) Giải thích mà khơng cần tính tốn, sự biến thiên năng lượng đó như thế nào?
b) Tính vận tốc v theo độ hụt khối của các hạt nhân trước và sau phản ứng. Cho khối
lượng hạt nhân:

7
3

Li  7,0144u ;

H  1,007276u ;

1
1

4

2

He  4,001506u ; 1u=1,66055.10-

27

kg=931,5MeV/c2.

2.3. Bài tập trắc nghiệm :
3

2

Câu 1. Cho phản ứng hạt nhân 1 H + 1 H   + n + 17,6MeV, biết số Avôgađrô NA=6,02.1023.
Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1g khí hêli là bao nhiêu?
A. E=423,808.103J
B. E=503,272.103J C. E=423,808.109J
D. E=503,272.109J
12

Câu 2. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 6 C thành 3 hạt  là bao nhiêu? (biết
mC=11,9967u, m=4,0015u).
A. E=7,2618J B. E=7,2618MeV C. E=1,16189.10-19J D. E=1,16189.10-13MeV
27

30

Câu 3. Cho phản ứng hạt nhân  + 13 Al  15 P + n, khối lượng của các hạt nhân là
m()=4,0015u, m(Al)=26,97435u, m(p)=29,97005u; m(n)=1,008670u; 1u=931MeV/c2. Năng
lượng mà phản ứng này tỏa ra hoặc thu vào là bao nhiêu?

A. Tỏa ra 2,67MeV
B. Thu vào 2,67MeV
-11
C. Tỏa ra 1,2050864.10 J
D. Thu vào 1,2050864.10-17J
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

11


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Câu 4. Hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt  và hạt nơtron.
Cho biết độ hụt khối của hạt nhân triti là mT=0,0087u; của hạt nhân đơteri là mD=0,0024u,
của hạt nhân X là mX=0,0305u; 1u=931MeV/c2. Năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên là bao
nhiêu?
A. E=18,0614MeV
B. E=38,7296MeV
C. E=18,0614J
D. E=38,7296J
2
3
4
1
Câu 5. Cho phản ứng hạt nhân sau : 1D  1T  2 He  0 n .Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt
nhân (D) (T) và (He) lần lượt là ∆mD = 0,0024u , ∆mT = 0,0087u , ∆mHe = 0,0305u .Cho u =
931 MeV/c2 .Năng lượng toả ra của phản ứng là
A.1,806 MeV
B. 18,06MeV
C. 180,6MeV

D.18,06eV
3

1

4

Câu 6. Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch : 1H + 1 H  1 H + 2 He . Cho biết khối
lượng các hạt nhân D, T, H, He lần lượt là : 2,01400u, 3,01603u, 1,007825u, 4,00260u, 1u =
931,5 Mev/c2
A.  E = 16,36 MeV
B.  E = 18,25 MeV
C.  E = 20,40 MeV
D.  E = 14,26 MeV
2

235
95
Câu 7. Một trong các phản ứng phân hạch của Urani ( 92 U ) là sinh ra hạt nhân môlipđen ( 42 Mo )
139

và Lantan ( 57 La ), đồng thời có kèm theo một số hạt nơtrơn và electrơn. Hỏi có bao nhiêu hạt
nơtrôn và electrôn được tạo ra ?
A. Tạo ra : 1 nơtrôn và 7 electrôn B. Tạo ra : 3 nơtrôn và 6 electrôn
C. Tạo ra : 2 nơtrôn và 7 electrôn
D. Tạo ra : 2 nơtrôn và 8 electrơn
Câu 8. Trong 1kg nước thường có 0,15g nước nặng (D2O). Tách số đơtêri có trong 1kg nước
2

2

3

1

thường rồi thực hiện phản ứng nhiệt hạch sau : 1 D + 1 D  1T + 1 H . Cho mD = 2,0136u, mT =
3,0160u, mH = 1,0073u, 1u = 931,5 MeV, NA = 6,022.1023 (mol-1). Tính năng lượng tỏa ra cho 1
phản ứng và khi khối lượng đơtêri trong 1kg nước phản ứng hết:
A.  E = 3,6309 MeV, E = 0,2624.1010 J
B.  E = 36,309 MeV, E = 0,2624.1010 J
C.  E = 3,6309 MeV, E = 0,2624.1012 J
D.  E = 36,309 MeV, E = 0,2624.1012 J
4
14
1
17
Câu 9. Cho phản ứng hạt nhân sau: 2 He + 7 N + 1,21MeV  1 H + 8 O . Hạt α có động năng
14
4MeV. Hạt nhân 7 N đứng yên. Giả sử hai hạt nhân sinh ra có cùng vận tốc và coi khối lượng
các hạt nhân bằng số khối của nó. Động năng của:
1
17
A. 1 H là 0,155 MeV
B. 8 O là 0,155 MeV
1
17
C. 1 H là 2,626 MeV
D. 8 O là 2,626 MeV
235
235

Câu 10.Mỗi phản ứng phân hạch của U tỏa ra trung b́ nh 200 MeV. Năng lượng do 1g U tỏa
ra ,nếu phân hạch hết là :
A. E = 8,2 .1010 J
B. E = 850 MJ
C. E = 82 MJ
D. E = 8,5.109 J
Câu 11. Đồng vị phóng xạ Po210 có chu kỳ bán rả T. Ban đầu khối lượng chất phóng xạ là m o
= 4 2 g. Khối lượng chất phóng xạ vào thời điểm t = T/2 là :
A. m = 2g
B. m = 4g
C. m = 8g
D. m = 16g
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

12


Trường THPT Lý Thường Kiệt –
95

Câu 12. Khối lượng của hạt nhân Môlypđen 42 Mo là m (Mo) = 94,88u, của protôn m)p) =
1,0073u, của nơtrôn m(n) = 1,0087u , 1u = 931 MeV/c2 . Năng lượng liên kết của hạt nhân Mo
bằng :
A.  E = 8,26449 MeV
B.  E = 82,6449 MeV
C.  E = 826,449 MeV
D.  E = 8264,49 MeV
23
Câu 13. Biết khối lượng hạt nhân 11 Na là mNa =2,9837u ,1u =931MeV/c2 =1,66055.10-27kg.
23

Năng lượng nghỉ của hạt nhân 11 Na là
A. 2,14.104 MeV
B. 2,14.1010 MeV
C. 3.10-8J
D.3.10-10J
Câu 14: Cho phản ứng hạt nhân: T + D   + n. Biết năng lượng liên kết riêng của hai hạt
nhân T và  lần lượt là 2,823 MeV; 7,076 MeV và độ hụt khối của hạt nhân D là 0,0024u. Lấy
1u = 931,5 (MeV/c2). Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là
A. 17,599 MeV.
B. 17,499 MeV.
C. 17,799 MeV.
D. 17,699 MeV.
Câu 15: Dùng hạt prơtơn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 37 Li ) đứng yên. Giả sử
sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và khơng kèm theo tia . Biết
năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là
A. 19,0 MeV.
B. 15,8 MeV.
C. 9,5 MeV.
D. 7,9 MeV.
210
Câu 16: Pơlơni 84 Po phóng xạ  và biến đổi thành chì Pb. Biết khối lượng các hạt nhân Po; ;
Pb lần lượt là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u và 1 u = 931,5(MeV / c2 ) . Năng lượng tỏa
ra khi một hạt nhân pôlôni phân rã xấp xỉ bằng
A. 5,92 MeV.
B. 2,96 MeV.
C. 29,60 MeV.
D. 59,20 MeV.
27
Câu 17.Cho hạt α có động năng Eα = 4MeV bắn phá hạt nhân nhôm ( 13Al ) đứng yên. Sau phản
ứng, hai hạt sinh ra là X và nơtrôn. Hạt nơtrơn sinh ra có phương chuyển động vng góc với

phương chuyển động của các hạt α. Cho mα = 4,0015u; mAl = 26,974 u; mX = 29,970 u; mn =
1,0087 u .Động năng các hạt nhâm X và nơtrơn có thể nhận giá trị nào sau đây
A. EX = 0,5490 MeV và En = 0,4688 MeV
B. EX = 1,5409 MeV và En = 0,5518 MeV
C. EX = 0,5490 eV và En = 0,46888 eV
D.Một giá trị khác
Câu 18. Cho phản ứng hạt nhân sau:
4MeV. Hạt nhân

14
7N

4
2 He

+

14
7N

+ 1,21MeV



1
1H

+

17

8O

. Hạt α có động năng

đứng yên. Giả sử hai hạt nhân sinh ra có cùng vận tốc và coi khối lượng

các hạt nhân bằng số khối của nó. Động năng của:
A.

1
1H

là 0,155 MeV B.

Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

17
8O

là 0,155 MeV C.

1
1H

là 2,626 MeV D.

17
8O

là 2,626 MeV

13


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Câu 19. Hạt nhân mẹ A có khối lượng mA đang đứng yên, phân ró thành hạt nhân con B và hạt
α có khối lượng mB và mα , có vận tốc là vB và vα . Mối liên hệ giữa tỉ số động năng, tỉ số khối
lượng và tỉ số độ lớn vận tốc của hai hạt sau phản ứng xác địng bởi :
A.

KB
K



vB



v

mB

B.

m

KB



K

vB



v

m
mB

C.

KB
K



v



vB

m

D.

mB

9
4 Be

Câu 20. Hạt α có động năng kα = 3,3MeV bắn phá hạt nhân
12
6

KB



K

v



vB

mB
m

gây ra phản ứng

9
4 Be

+α →n +

C .Biết m = 4,0015u ;m = 1,00867u;m = 9,01219u;m = 11,9967u ;1u =931 MeV/c2 . năng
α
n
Be
C

lượng tỏa ra từ phản ứng trên là
A. 7,7MeV

B. 8,7MeV

C. 11,2MeV

D.5,76MeV

Câu 21. Một hạt nhân mẹ có số khối A ,đứng yên phân ră phóng xạ α (bỏ qua bức xạ γ).Vận
tốc hạt nhân con B có độ lớn là v .Vật độ lớn vận tốc của hạt α sẽ là
A. vα =

A
1
( 4 )v

Câu 22. Hạt nhân

238
92 U

B. vα = (

1

A
4

)v

C. vα =

4
( A4

)v

D. vα =

4
( A4

)v

(đứng yên) phát ra hạt α và γ có tổng động năng là 13,9MeV.Biết vận

tốc của hạt α là 2,55.107 m/s ,khối lượng hạt nhân mα = 4,0015u .Tần số của bức xạ γ là :
A. 9.1019 Hz

B. 9.1020 Hz

Câu 23. Phương tŕnh phóng xạ α của Rađi là :

C. 9.1021 Hz
226
222
88 Ra  86 Rn

D. 9.1022 Hz

. Cho biết khối lượng các hạt nhân

: m (Ra) = 225,977u, m (Rn) = 221,970u, m (α) = 4,0015u, 1u = 931 MeV. Động năng của hạt α
bằng :
A. K (α) = 0,09 MeV B. K (α) = 5,03 MeV C. K (α) = 5,12 MeV D. K (α) = 5,21 MeV
Câu 24. cho phản ứng hạt nhân A → B +C .Biết hạt nhân mẹ A ban đầu đứng n .có thể kết
luận ǵì về hướng và trị số của vận tốc các hạt sau phản ứng
A. Cùng phương ,cùng chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng
B. Cùng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng
C. Cùng phương ,cùng chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng
D. Cùng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng

Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

14


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

Câu 25. Bắn hạt nhân α có động năng 4,8409MeV vào hạt nhân
:α +

14

7N

17
8O

→

14
7N

đứng yên ta có phản ứng

+p ,Biết các hạt nhân sinh ra cùng véctơ vận tốc .Cho mα = 4,0015u;mp =

1.0072u;mN =13,9992u;m0 = 16,9974u ,1u =931MeV/c2. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu
năng lượng
A. Thu năng lượng ,E =1,21MeV

B. Toả năng lượng ,E = 1,21 MeV

C. Thu năng lượng ,E =1,21eV

D. Toả năng lượng ,E = 1,21 eV

Câu 26.

210
84

Po đứng yên, phân rã  thành hạt nhân X:

210
84

Po  24 He  ZA X . Biết khối lượng của các

nguyên tử tương ứng là mPo  209,982876u , mHe  4,002603u , mX  205,974468u và
1u  931,5MeV / c 2 . Vận tốc của hạt  bay ra xấp xỉ bằng bao nhiêu ?

A. 1, 2.106 m / s

B. 12.106 m / s

C. 1, 6.106 m / s

D. 16.106 m / s

Câu 27. Dùng hạt prơtơn có động năng K p  5,58 MeV bắn vào hạt nhân

23
11

Na

đứng yên, ta thu

được hạt  và hạt X có động năng tương ứng là K  6,6 MeV ; K X  2,64 MeV . Coi rằng phản ứng
không kèm theo bức xạ gamma, lấy khối lượng hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối của nó.
Góc giữa vectơ vận tốc của hạt α và hạt X là:
A. 1700.

B. 1500.

C. 700.

D. 300.

Câu 28. Dùng hạt prơtơn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 37 Li ) đứng yên. Giả sử
sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và khơng kèm theo tia . Biết
năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là
A. 19,0 MeV.
Câu 29. Pôlôni

B. 15,8 MeV.
210
84

C. 9,5 MeV.

D. 7,9 MeV.

Po phóng xạ  và biến đổi thành chì Pb. Biết khối lượng các hạt nhân Po; ;

Pb lần lượt là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u và 1 u = 931,5(MeV / c2 ) . Năng lượng tỏa
ra khi một hạt nhân pôlôni phân rã xấp xỉ bằng
A. 5,92 MeV.

B. 2,96 MeV.

C. 29,60 MeV.

D. 59,20 MeV.

Câu 30. Cho một hạt nhân khối lượng A đang đứng yên thì phân rã thành hai hạt nhân có khối
lượng B và D. Cho tốc độ ánh sáng là c. Động năng của hạt D là
Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

15


Trường THPT Lý Thường Kiệt –

B( B  D  A)c 2
A.
A B

B ( A  B  D )c 2
B.
BD

B ( A  B  D )c 2
C.
D

D ( A  B  D )c 2
D.
BD

3. Kết luận :
- Chuyên đề là một phương pháp giúp học sinh có phương pháp giải và biết định hướng khi giải

một bài tập liên quan đến năng lượng hạt nhân.
- Chuyên đề chỉ là kinh nghiệm bản thân còn nhiều thiếu sót, mong sự góp ý của các đồng
nghiệp.
4. Tài liệu tham khảo
www.thuvienvatly.vn
Sách Giải toán vật lý 12 tập 3 ( Chủ biên : Bùi Quang Hân )

Giáo viên : Phạm Tuấn Hoàn

16