Chuyên đề Sử dụng Định luật bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân môn Vật Lý 12

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>CHUYÊN ĐỀ SỬ DỤNG </b>

<b> ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG </b>

<b>TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN </b>

<b>1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI </b>

Xét một hạt nhân khối lượng m, chuyển động với vận tốc v thì động năng và động lượng của
hạt tương ứng là:

2

2

<i>P</i> <i>mv</i>
<i>P</i> <i>mK</i>

=
=

Xét một phản ứng hạt nhân:

1 2 3 4

1 1 2 2 3 3 4 4

<i>A</i> <i>A</i> <i>A</i> <i>A</i>

<i>Z</i> <i>X</i> + <i>Z</i> <i>X</i> →<i>Z</i> <i>X</i> + <i>Z</i> <i>X</i>

Để tìm áp dụng định luật bào toàn động lượng trong các phản ứng, sử dụng phương pháp

chung như sau:

Bước 1: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối, viết phương trình phản ứng.
Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng với trình tự:

- Viết biểu thức vecto bảo toàn động lượng

- Căn cứ vào các thông số về phương chiều chuyển động của mỗi hạt đầu bài cho, biểu diễn
các vecto động lượng lên sơ đồ hình vẽ.

- Từ hình vẽ, suy ra mối liên hệ hình học giữ các đại lượng, kết hợp hệ thức động lượng để rút
ra phương trình liên hệ giữa các động lượng hoặc động năng (1).

Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần, ta được phương trình:
K1 + K2 + (m1 + m2).c2 = K3 + K4 + (m3 + m4).c2(2).

Bước 4: Kết hợp giải hệ (1),(2) thiết lập ở trên ta được nghiệm của bài toán.

Chú ý: Với những bài chỉ có một ẩn số, ta có thể chỉ cần sử dụng một trong 2 bước trên là đủ
để giải được bài toán.

<b>2. VÍ DỤ MINH HỌA </b>

<b>Ví dụ 1</b>: Cho prơtơn có đợng năng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti ₃7<i>Li</i> đứng yên. Sau

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2. Coi phản ứng khơng kèm theo phóng xạ gamma giá trị của

góc Φ là bao nhiêu?

<b>Giải </b>

- Phương trình phản ứng:

1 7 4 4

1<i>H</i>+3<i>Li</i>→ 2<i>X</i>+2<i>X</i>

mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u. Năng lượng phản ứng toả ra :

ΔE = (8,0215 - 8,0030)uc2_{= 0,0185uc}2_{= 17,23 MeV}

2KX = KP + ΔE = 19,48 MeV → KX =9,74 MeV.

- Tam giác OMN:

2 2 2

2 . .cos
2
1
cos

2 2 2

1 2.1.0073.2, 25

0,1206
2 2.4, 0015.9, 74

<i>X</i> <i>X</i> <i>P</i> <i>X</i> <i>P</i>

<i>p</i> <i>p</i>
<i>P</i>

<i>X</i> <i>X</i> <i>X</i>

<i>P</i> <i>P</i> <i>P</i> <i>P P</i>
<i>m K</i>
<i>P</i>

<i>P</i> <i>m K</i>




= + −

 = =

= =

Suy ra φ = 83,07ο

<b>Ví dụ 2</b>: Cho phản ứng hạt nhân:

1 6 3

0<i>n</i>+3<i>Li</i>→1<i>H</i>+

Hạt nhân 6

3<i>Li</i> đứng yên, nơtron có động năng Kn = 2 MeV. Hạt α và hạt nhân
3

1<i>H</i> bay ra theo

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

2
2

sin

. 0, 25( )

sin (180 )

<i>n</i> <i>n</i>

<i>m K</i>

<i>K</i> <i>MeV</i>

<i>m</i>





 

= =

− −

Theo định luật bảo toàn năng lượng:
Kn + ΔE = KH + Kα

→ ΔE = KH +Kα - Kn = 1,66MeV
<b>3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM </b>

<b>Câu 1</b>: Mợt hạt nhân của chất phóng xạ A đang đứng yên thì phân rã tạo ra hai hạt B và C. Gọi

mA, mB, mC là khối lượng nghỉ của các hạt A, B, C và c là tớc đợ ánh sáng trong chân khơng.
Q trình phóng xạ này tỏa ra năng lượng Q. Biểu thức nào sau đây đúng?

2

2

2

.

.

.

.

<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>

<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>

<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>

<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>

<i>Q</i>
<i>A m</i> <i>m</i> <i>m</i>

<i>c</i>
<i>B m</i> <i>m</i> <i>m</i>

<i>Q</i>
<i>C m</i> <i>m</i> <i>m</i>

<i>c</i>
<i>Q</i>

<i>D m</i> <i>m</i> <i>m</i>

<i>c</i>

= + +

= +

= + −

= − −

<b>Câu 2</b>: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 7

3<i>Li</i> đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau

bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prơtơn các góc bằng nhau
là 60º. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng sớ khới của nó. Tỉ số giữa tốc
độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là

A. 4. B. 0,25
C. 2. D. 0,5

<b>Câu 3</b>: Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y. Gọi m1 và m2, v1 và v2,

K1 và K2 tương ứng là khối lượng, tốc độ, động năng của hạt α và hạt nhân Y. Hệ thức nào sau

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

1 1 1

2 2 2

2 2 2

1 1 1

1 2 1

2 1 2

1 2 2

2 1 1

.

.
.

.

<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>A</i>

<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>B</i>

<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>C</i>

<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>
<i>A</i>

<i>v</i> <i>m</i> <i>K</i>

= =

= =

= =

= =

<b>Câu 4</b>: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ α và biến thành hạt nhân Y. Biết hạt nhân

X có sớ khới là A, hạt α phát ra tốc độ v. Lấy khối lượng của hạt nhân bằng sớ khới của nó tính
theo đơn vị u. Tốc độ của hạt nhân Y bằng

4
.

4
2
.

4
4
.

4
2
.

4

<i>v</i>
<i>A</i>

<i>A</i>
<i>v</i>

<i>B</i>

<i>A</i>
<i>v</i>
<i>C</i>

<i>A</i>
<i>v</i>
<i>D</i>

<i>A</i>
+
−
−
+

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi </b>
<b>về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng.

<b>I. </b> <b>Luyện Thi Online</b>

- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng

xây dựng các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và

Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các

trường <i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường

Chuyên khác cùng <i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức </i>

<i>Tấn.</i>

<b>II.</b> <b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Tốn Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS

THCS lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt
điểm tốt ở các kỳ thi HSG.

- <b>Bồi dưỡng HSG Toán:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b>

dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh </i>
<i>Trình, TS. Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc </i>
<i>Bá Cẩn</i> cùng đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.

<b>III. </b> <b>Kênh học tập miễn phí</b>

- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả

các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư
liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và

Tiếng Anh.

<i>V</i>

<i>ữ</i>

<i>ng vàng n</i>

<i>ề</i>

<i>n t</i>

<i>ảng, Khai sáng tương lai</i>

<i> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </i>

<i>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </i>

</div>

<!--links-->