Chuyen de 7 Hat nhan nguyen tu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (207.12 KB, 17 trang )

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

Chuyên đề 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

A. Kiến thức cơ bản cần nhớ

I. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
1. Cấu tạo:

Hạt nhân ZAX gồm Z proton và ( N = A – Z ) nơtron

A( số nuclon ) : Số khối ( A = N + Z )
2. Đồng vị:

- Các hạt nhân đồng vị với nhau là các hạt nhân có cùng điện tích hạt nhân Z và khác
số khối A.

Z
A

X và AZ'

X là hai đồng vị của nhau
- Ví dụ : 6

C và 6
13

C

- Các đồng vị có số nơtron khác nhau ( N = A - Z khác N' = A'− Z' )

3. Đơn vị khối lượng nguyên tử: u

1u = 121 m(126C) 1. 66×10−27kg≈ m(1 nucleon)

- Ngun tử có khối lượng gần bằng 1Au A 1.66x10-27 ( kg )

4. Số Avôgađrô ( NA ):

- Số Avôgađrô là số nguyên tử ( hay phân tử ) có trong 1 mol chất
NA 6.023 1023 mol-1

5. Kích thước hạt nhân nguyên tử:

- Hạt nhân ( giả sử là khối cầu ) có bán kính: R = r0 A13
Với r0 =1.2 10-15 ( m ) = 1.2 ( fm )

( 1( fm ) = 10-15(m ) , fm: fécmi hay féctomét )

II. Độ hụt khối và năng lượng liên kết
1. Độ hụt khối:

- Hệ thức Einstein:

( cho biết sự tương đương giữa năng lượng và khối lượng )
- Đơn vị khối lượng: Mev/c2

- Trước khi kết hợp thành hạt nhân ZAX , khối lượng của A nucleon bằng m0 = Z mp

+ ( A- Z )mn. Vì m0 lớn hơn khối lượng m của hạt nhân, nên ta gọi độ hụt khối:

2. Năng lượng liên kết:

( Năng lượng cần thiết để phá vỡ hạt nhân )

- Năng lượng liên kết riêng: ( Năng lượng liên kết trung bình của mỗi nucleon ):
ε=ΔE

A : Đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân
III. Phản ứng hạt nhân

1. Định nghĩa:

Phản ứng hạt nhân là quá trình tương tác giữa các hạt nhân hoặc do một hạt nhân tự
biến đổi để thành các hạt nhân khác :

E = m..c

Δm=m0− m

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

A + B C + D

hoặc A B + C

2. Các định luật bảo toàn

a. ĐLBT số khối: Tổng số khối A trước và sau phản ứng bằng nhau

A¿tr

A¿sau
¿
¿

∑

( AA + AB = AC + AD )

b. ĐLBT điện tích: Tổng số điện tích Z trước phản ứng và sau phản ứng bằng nhau
bằng nhau

Z¿tr
¿
Z¿sau

¿
¿

∑

c. ĐLBT năng lượng: Tổng năng lượng ( Năng lượng nghỉ E = m.c2 và động lượng )

trước và sau phản ứng phải bằng nhau:
→P

tr+Engh=P

→

sau+Engh

d. ĐLBT động lượng: Tổng các động lượng trước và sau phản ứng bằng nhau
→P

tr=P

→

- Ghi chú: + Động lượng là đại lượng véctơ : m.→v

+ Không có sự bảo tồn của khối lượng và của động năng riêng rẽ
3. Các qui tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ:

- Hiện tượng phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự nó phát ra một hạt và biến thành
hạt nhân khác

 Phóng xạ α ( phát ra hạt nhân 24He ) : AZ X →24He+A −Z −24Y

( Hạt nhân con ở vị trí lùi 2ơ trong bảng hệ thống tuần hồn, so với hạt nhân mẹ )
 Phóng xạ β− ( phát ra hạt electron ): ZAX →-10e+Z+A1Y

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

 Phóng xạ +β¿¿ ( phát ra positron ): ZAX →+10e+Z −A1Y
( Hạt nhân con ở vị trí lùi 1 ơ so với hạt nhân mẹ )

 Phóng xạ γ ( Hạt nhân ZAX❑ ở trạng thái kích thíchphát ra bức xạ điện từ

- photon - để về trạng thái cơ bản , kèm theo các phóng xạ α , β+−¿, β¿ )
ZAX❑→ γ+ZAX

( Hạt nhân ở trạng thái kích thích, chuyển về mức năng lượngdưới phát ra tia ,
khơng có sự biến đổi hạt nhân ).

- Định luật phóng xạ :

Gọi N0 và mo là số hạ nhân và khối lượng chất phóng xạ ở thời điểm to = 0 :

- Số hạt nhân tại thời điểm t :
- Khối lượng tại thời điểm t :

Với λ : Hằng số phóng xạ (đơn vị : s-1 )

- Chu kì bán rã : Thời gian để ½ số hạt nhân hoặc ½ khối lượng chất bị phân rã :

- Độ phóng xạ : Số hạt nhân phân rã trong 1s( tốc độ phân rã ) :

( Đơn vị : Bq = phân rã/s )
( 1Ci = 3,7.1010 Bq )

- Hệ thức giữa độ phóng xạ và số hạt nhân phóng xạ:
H(t) = λ.N(t)

4. Phản ứng hạt nhân nhân tạo:( Phản ứng toả năng lượng )
a. Phản ứng phân hạch:

- Hạt nhân rất nặng ( A > 230 ) tương tác với nơtron cho ra 2 hạt nhân có số khối
trung bình

- Ví dụ: 23592U+01n →5690Kr+301n+197 . 6 MeV

b. Phản ứng nhiệt hạch( hay phản ứng tổng hợp hạt nhân ):

- Hai hạt nhân rất nhẹ ( A < 20 ) kết hợp với nhau thành 1 hạt nhân nặng hơn ( xảy ra
ở nhiệt độ rất cao )

-VD: 12H+12H →24He+23,8 MeV

B. Kiến thức mở rộng và nâng cao

1. Năng lượng của phản ứng hạt nhân

N(t) = N0.

eλ.t

m(t) = m0.

e− λ.t

T =

ln 2

λ ≈

0 . 693

λ

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

Q = ( M0 – M )c2

Trong đó: M0 là tổng khơí lượng ( nghỉ ) của các hạt nhân trước phản ứng

M là tổng khối lượng ( nghỉ ) của các hạt nhân sau phản ứng
- Nếu M0 > M thì Q > 0: Phản ứng toả năng lượng

- Nếu M0 < M thì Q < 0: Phản ứng thu năng lượng

2. Máy gia tốc ( Xiclotron ):

- Máy gia tốc là thiết bị tăng tốc các hạt ( như p, n, α … ) để bắn phá các hạt nhân
và do đó gây ra các phản ứng hạt nhân

- Các cơng thức để tính các đại lượng liên quan đến máy gia tốc:
+ Bán kính: R = m.v

q.B
Trong đó : B là cảm ứng từ

v , m q : Là vận tốc, khối lượng, điện tích các hạt
+ Chu kì : T=2Π.m

q.B

+ Tần số của hiệu điện thế xoay chiều : f= q.B

2Π.m
3. Phân loại phóng xạ :

a. Phân loại theo hạt hoạc loại tia mà hạt nhân phân rã
Phóng xạ α :

- Bản chất : Là chùm hạt nhân nguyên tử 2
4

He mang điện tích dương

- Tính chất : + Ion hố mơi trường mạnh : Khi hạt α đi trong mơi trường vật
chấtnó va chạm và làm Ion hố các phân tử khí. Cứ mỗi lần va chạm nó lại
mất đi một phần nhỏ năng lượng nên tầm bay của tia α trong khơng khí là
không dài

+ Khả năng đâm xuyên yếu ; Không xuyên qua được một tấm thuỷ
tinh mỏng

+ Năng lượng của tia α : ƯWα~MeV

Phóng xạ β : Có 2 loại: phóng xạ β− và +β¿¿
+ Bản chất: Phóng xạ β− : Là chùm hạt electron( e- )

Phóng xạ +β¿¿ : Là chùm hạt pozitron( e+ ) có khối lượng bằng và điện
tích ngược dấu với electron → phản hạt electron

+ Tính chất: - Ion hố mơi trường kém

- Khả năng đâm xuyên của tia β mạnh hơn so với tia α

- Năng lượng của tia β : ƯWβ~MeV

Phóng xạ γ :

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

- Tính chất: + Ion hố mơi trường kém

+ Khả năng đâm xuyên rất mạnh: Có thể xun qua lớp chì dày hàng
đềximét

+ Năng lượng của tia γ : ƯWγ~ MeV

- Ứng dụng : Ủ khoai tây.
b.Phân loại theo nguồn gốc:

+ Phóng xạ tự nhiên: Những hạt nhân đồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên
+ Phóng xạ nhân tạo: Những hạt nhân đồng vị phóng xạ thu được bằng phản ứng hạt
nhân

4. Thời gian sống trung bình τ :

- Lúc t = 0 ngn phóng xạ chứa N0 hạt nhân phóng xạ

- Từ khoảng thời gian t đến t + dt số hạt nhân phân rã là: |dN|=λ.N. dt

- Những hạt nhân này có cùng một thời gian sống là t nên thời gian sống tổng cộng
của chúng là: t.dN = t. λ .N.dt

⇒ Thời gian sống của toàn bộ N0 hạt nhân là:

∫

∞

λ.N.t. dt

Vậy thời gian sống trung bình là: τ= 1
N0

∫

0

∞

λ.N.t. dt=1
λ

C. Các dạng bài tập và phương pháp giải

Dạng 1: Cấu tạo của hạt nhân

1. Phương pháp giải:

Bước1: Xác định số proton Z
Bước2: Xác định số nơtron N

Bước3: Xác định khối lượng của hạt nhân : mhn = m – Zme
Khối lượng riêng của hạt nhân : S =

hn
m

V , ( V = 43.r3 )

2. Bài tập ví dụ:

Hãy cho biết thành phần cấu tạo của hạt nhân rađi 22688Ra.Hãy tính ra kg khối lượng

của 1 mol hạt nhân rađi và khối lượng của 1 mol hạt nhân rađi.Cho biết khối lượng
nguyên tử của rađi là: m = 226,0254u và me = 0,00055u . Biết bán kính hạt nhân rađi

được xác định bằng cơng thức r = 1,4.
1
2

(1015 m ).Hãy tính khối lượng riêng của hạt

nhân rađi.
Giải:

Cấu tạo của hạt nhân rađi:
- Số proton Z = 88

- Số nơtron N = A – Z = 226 – 88 = 138
m = 226,0254u = 375,2.10-27 kg

Khối lượng của 1 mol nguyên tử rađi là : m.NA = 225,977u 375,12.10-27 kg

Khối lượng của 1 mol hạt nhân rađi : mhn.NA225,82 g

- Thể tích của hạt nhân rađi : V =

3 .r3

 =

3 45
4

.(1, 4) .10
3





A
- Khối lượng riêng của hạt nhân rađi : S =

17
hn

1, 45.10

V  kg/m3

Dạng 2 : Tìm lượng chất phóng xạ :
1. Phương pháp giải :

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

- Bước 2 : Tính lượng chất đã bị phân rã phóng xạ m m 0 m

- Bước 3 : Tính số ngun tử cơban đã bị phân rã :

A
1
m.N
N
A

 

- Bước 4 : Số nguyên tử được tạo thành đúng bằng số nguyên tử bị phân rã trong cùng
một khoảng thời gian

2. Bài tập ví dụ :

Ban đầu có 1 kg chất phóng xạ cơ ban 6027Co, chu kì bán rã T = 5,33 năm.

a. Hỏi sau 15 năm, chất co ban còn lại bao nhiêu?. Biết rằng sau khi phân rã phóng xạ
co ban biến thành nicken 6028Ni. Hãy tính khối lượng Ni được tạo thànhtrong khoảng

thời gian đó.

b. Sau bao lâu khối lượng cơ ban chỉ cịn bằng 10 g
c. Sau bao lâu khối lượng cô ban chỉ cịn 62,5 g
Giải:

a. Áp dụng định luật phóng xạ m= m .e0 .t

 

Thay số: m = 1.

0,693.15
0,693

.t 5,33 1,95
T

e e e 0,14






   kg

- Lượng chất cơ ban đã bị phân rã phóng xạ:

m m m 0,86

    kg = 860 g
- Số nguyên tử cô ban đã bị phân rã

A
1
m.N

N
A

 

Số nguyên tử niken được tạo thành đúng bằng số nguyên tử côban bị phân rã trong
cùng một khoảng thời gian. Vì vậy khối lượng niken được tạo thành là:

Ni Ni Ni

A 1

m.A
1

m N.A .u N.A .

N A



  

mNi m 860g

b. Ta có:

t
0
m 0.01
e
m 1
 
 

, suy ra .t = ln100t


t =

ln100 ln100.T 4,62.5,33

35,53

0,693 0,693

  

 năm

Sau 35,53 năm khối lượng cơban chỉ cịn lại 10g
c. Ta nhận xét rằng

4
0

m 1000

16 2

m 62,5  

Áp dụng công thức định luật phóng xạ

0
m
m
m


, ta có

t
4

T 

Hay t = 4T = 21,32 năm

Nhận xét : Tuỳ trường hợp cụ thể mà áp dụng các công thức cụ thể của định luật 
phóng xạ :

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

hoặc

0
t

T
m
m



(2)

Dĩ nhiên áp dụng cơng thức (2) thì phép tính đơn giản hơn. Nhưng đa số trường hợp
phải sử dụng cơng thức (1).

Dạng 3: Tìm chu kì bán rã :
1. phương pháp giải

Bước 1 : Viết biểu thức định luật phân rã phóng xạ : N = N .e0 t

 

Bước 2 : Tính số hạt nhân bị phân rã

Bước 3 : Từ định luật phóng xạ tìm được chu kì bán rã T
2. Bài tập ví dụ :

Nhờ 1 máy đếm xung người ta biết được thơng tin sau đây về một chất phóng xạ.
Ban đầu, trong thời gian 1 phút có 360 nguyên tử của 1 chất bị phân rã phóng xạ,
nhưng 2 giờ sau ( kể từ thời điểm ban đầu ) thì trong 1 phút chỉ có 90 ngun tử bị
phân rã. Hãy xác định chu kì bán rã của chất phóng xạ đó ?

Giải :

Theo định luật phân rã phóng xạ : N = N .e0 t

 

Số hạt nhân dN bị phân rã trong thời gian vô cùng nhỏ dt là :
dN = .N.dt

Coi khoảng thời gian  t 1 phút =

60 giờ là nhỏ so với chu kì T, ta có thể viết gần

đúng :

N0  N . t 3600  (1)

Và N1  N . t 901  (2)

Với N0và N1 là số hạt nhân bị phân rã ban đầu trong  t 1phút, và hạt nhân bị

phân rã, cũng trong thời gian t = 1 phút, sau 2 giờ

Từ (1) và (2) ta suy ra :

N 90 1 1

N 360 4 2 (3)

Mặt khác theo định luật phóng xạ ta có :
N1 =

0
t
T
N

2 , hay 
1
0
N
N = Tt

2 (4)

Với t = 2h. Từ (3) và (4) ta tìm được :

t
T= 2

t 2

T 1h

2 2

   

Dạng 4 : Tính độ phóng xạ :
1.Phương pháp giải :

Bước 1 : Viết cơng thức tính độ phóng xạ : H = .N .e0 t

 

 = H

0.
t
e 

Bước 2 : Tính số ngun tử ban đầu phóng xạ N0

Bước 3 : Tính độ phóng xạ ban đầu H0

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Khối lượng ban đầu của đồng vị phóng xạ natri 2511Na là 0,248 mg. Chu kì bán rã của

natri là T = 62s. Tính độ phóng xạ ban đầu và đoọ phóng xạ sau 10 phút của nó. Sau
bao lâu độ phóng xạ của nó chỉ cịn bằng 1/5 độ phóng xạ ban đầu ?

Giải :

Độ phóng xạ : H = .N .e0  t

Với H0 .N0 là độ phóng xạ ban đầu

Số nguyên tử ban đầu có trong lượng phóng xạ đó là :

0 A

N .N



Từ đó H0 =

0 A

m
0.693

.N . .N

T A

 

Và

ln 2.t t

T T

0 0

H H .e  H .2

Thay số ta được : H0 = 6,65.1018 Bq = 1,63.108 Ci

H = 1,63.105 Ci

Gọi t1 là khoảng thời gian sau đó độ phóng xạ chỉ cịn bằng 1/5 độ phóng xạ ban

đầu,ta có :

0
H
H

 t

0
H .e 



Suy ra t1 =

ln 5 ln 5.T

143s
0.693



 

Dạng 5 : Xác định thời gian tồn tại(hoặc tuổi) của 1 vật cổ
1.Phương pháp giải :

Bước 1 : Tóm tắt bài tốn

Bước 2 : Áp dụng công thức : H = H0.
t
e 

Bước 3 : Thay số tìm t
2. Bài tập ví dụ :

Bài 1 : Tính tuổi của một tượng cổ bằng gỗ biết rằng độ phóng xạ  của nó bằng 0,77

lần độ phóng xạ của một khúc gỗ cùng khối lượng và vừa mới chặt.Biết chu kì bán rã
của C14 là 5600 năm.

Giải :

Gọi H là độ phóng xạ của tượng gỗ,H0 là độ phóng xạ của tượng gỗ lúc ban đầu,

cuũng chính là độ phóng xạcủa khúc gỗ cùng khối lượng vừa mới chặt, ta có : H =
0,77 H0

Áp dụng công thức H = H0.
t
e 

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

e t 0,77  t ln 0,77

ln 0,77 0, 26

t 

 

Biết

0,693 0,693

T 5600

  

( 1/năm )

Ta được

0, 26.5600

t 2100

0, 693

 

năm
Vậy tuổi của tượng gỗ là 2100 năm

Bài 2 : Một mẫu than củi còn lại từ thời cổ đại có khối lượng 5g, có chứa các bon C14
với độ phóng xạ bằng 63 phân rã / phút. Cho biết một khúc cây cịn sống có khối
lượng 1g có độ phóng xạ bằng 15,3 phân rã / phút.Chu kì bán rã của các bon C14
bằng 5730 năm. Hỏi mẫu than củi có khối lượng bằng bao nhiêu ?

Giải :

Vì độ phóng xạ được tính :
H = .N

tỉ lệ với số hạt nhân nên tỉ lệ với khối lượng chất. Vậy, một mẫu than củi có khối
lượng 1g có độ phóng xạ bằng :

H 12,6

 

phân rã / phút.

Khi mẫu này cịn sống, độ phóng xạ H0 của nó cũng bằng độ phóng xạ của khúc cây

có khối lượng 1g còn sống hiên nay nên :
H0=15,3 phân rã / phút

Vì ta có : H H .e0 t

 



Nên : e t 0

H 12,6

0,8235

H 15,3

  

ln 2

t .t ln 0.8235

    

ln 0,8235

t .T

ln 2

 

ln 0,8235
.5730
ln 2



</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Dạng 6 : Áp dụng các định luật bảo toàn cho phản ứng hạt nhân :
1.Phương pháp giải :

Bước 1 : Viết phương trình phản ứng hạt nhân

Bước 2 : Áp dụng các định luật bảo tồn điện tích, số khối

Bước 3 : Năng lượng của phản ứng hạt nhân

Bước 4 : Áp dụng các định luật bảo toàn năng lượng , động lượng để tìm các đại
lượng chưa biết

2. Bài tập ví dụ :

Cho một chùm các hạt  có động năng E = 4 MeV bắn vào các hạt nhân nhôm

13Al đứng yên, người ta thấy có các hạt nơtron sinh ra chuyển động theo phương

vng góc với phương chuyển động của các hạt 

a.Viết phương trình phản ứng hạt nhân. Phản ứng này toả hay thu năng lượng.
Tính lượng năng lượng toả ra hoặc thu đó.

b. Tính động năng E1 của nơtron và động năng E2 của hạt nhân được sinh ra sau

phản ứng.

Cho biết khối lượng các hạt nhân :

m 4,0015u, mAl 26,97435u, mp 29,97005u, mn 1,00867u

Giải :

a. Phương trình phản ứng hạt nhân :

42He2713Al 01nAZX

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích và bảo tồn số khối ta dược : Z = 15 ; A = 30.
Đó là hạt nhân đồng vị photpho 3015P được tạo thành sau phản ứng.

Năng lượng của phản ứng hạt nhân :  E (M0 M)c2(mmAl mn  m )cP 2

Thay số ta được : Q = -2,7 MeV
Phản ứng thu năng lượng

b. Áp dụng các định luật bảo toàn động lượng và năng lượng,ta có :

P P1P2

  

(1)

2 2

Al n p 1 2

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Trong đó P , P , P 1 2
  

lần lượt là các vectơ động lượng của hạt , hạt nơtron và hạt nhân

photpho.

Từ (2) ta có EQ E 1E2 (3)

Vì hạt notron chuyển động theo phương vng góc với phương chuyển động của hạt

 nên ta có : P2P12 P22

Hay,bởi vì E =

n 1 p 2
P

, 2m E 2m E 2m E

2m   

2 1

p p

m m

E E E

m m




  

(4)

Thay (4) vào (3) ta có :

n
1

p p

m m

Q (1 )E (1 )E

m m




   

Thay số ta được : E1 = 0,74 MeV

E2 = 0,56 MeV

Dạng 7 : Áp dụng qui tắc dịch chuyển :
1.Phương pháp giải :

Bước 1 : Áp dụng qui tắc dịch chuyển viết phương trình phản ứng hạt nhân
Bước 2 : Áp dụng các định luật bảo tồn số khối và điện tích

Bước 3 : Áp dụng định luật bảo tồn động lượng tính năng lượng hoặc vận tốc hạt
2. Bài tập ví dụ :

Cho các hạt  có động năng E = 4 MeV va chạm với các hạt nhân nhôm

13Al đứng

yên. Sau phản ứng có 2 loại hạt được sinh ra là hạt nhân X và notron. Hạt notron sinh
ra có phương chuyển động vng góc với phương chuyển động của các hạt .

a. Viết ptpư hạt nhân ?

b. Tính động năng của hạt nhân X và động năng của notron được sinh ra sau phản
ứng ?

Giải :

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Theo định luật bảo tồn số nuclơn và bảo tồn điện tích ta tìm được : A = 30, và Z =
15

Vậy X là hạt nhân 3015P

Và phương trình phản ứng đầy đủ là : 42He2713Al 01n3015P

Năng lượng của phản ứng :  E (mmAl mn  m ).cp 2

Thay số ta được :  E 2,98MeV

b.Theo định luật bảo toàn năng lượng : W  E WnWP (1)

Trong đó W , W , W n P tương ứng là động năng của hạt , của notron và của hạt nhân

photpho

Theo định luật bảo toàn động lượng : m .v  m .vn nm .vP P

  

n n P P

m .v  m .v m .v

  

  

Bình phương 2 vế và lưu ý rằng vn v

 

nên v .vn  0

 

Ta được : m .v 2m .vn 2n m .vP P2  m .v m .vn n m .vP P(2)

Vì W =

2 2 2

mv m .v

2  2m

Từ (1) ta có : Wn W  E WP (3)

Thay vào (2) ta được : m .W m .Wn n m . E m .Wn   n P m .WP P

n n

n P

(m m )W m E

m m

  

 



n
P

P
n
m

( 1)W E

m
W

m
1
m



  





Thay số ta được : WP = 0,55MeV

Từ (3) ta có : Wn W  E WP 0, 47MeV

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

1. Phương pháp giải :

Bước 1 : Áp dụng công thức về máy gia tốc T =

2 .m 1

qB f




mv
R



Bước 2 : Tính động năng của hạt proton

Bước 3 : Lập luận đưa ra phương trình cần tính tốn
Bước 4 : Giải các phương trình để tìm kết quả
2. Bài tập ví dụ :

Giữa 2 phần bán nguyên của một máy gia tốc xiclotron có bán kính R = 50cmngười ta
đặt một hiệu điện thế xoay chiều U = 80kV có tần số f = 10MHz. Một chùm hạt
protonđược gia tốc trong máy này.

a. Xác định cảm ứng từ B của máy gia tốc

b. Tính vận tốc và động năng của mỗi hạt proton trước khi bay ra khỏi máy gia tốc và
tính số vịng quay của một hạt

Giải :

Áp dụng công thức về máy gia tốc : T =

2 m 1

qB f




, ta được B =

2 mf
q



Thay số ta có :

27 7
19
2.3,14.1,67.10 .10

B 0,655T

1, 6.10




 

Áp dụng công thức R =

m.v qBR

qB   m

Thay số ta được : V = 3,13.107 m/s

Động năng của hạt proton: E =

2 13

mV 8,18.10 J 5,11MeV



 

Trong 1 vòng quay hạt proton được gia tốc 2 lần vì nó đi qua khoảng không gian giữa
2 phần bán nguyệt của máy 2 lần;sau N vòng quay hạt proton được gia tốc 2N lần,
mỗi lần chịu một hiệu điện thế U. Do đó khi đi ra khỏi máy có thể có hạt chịu tác
dụng của một hiệu điện thế U’ = 2NU và hạt proton thu được động năng E như vừa

tính ở trên. Ta có: qU’ = E = q.2NU

N 32

2qU

  

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

1.1. Hạt nhân phóng xạ urani23892U phát ra một số hạt  và một số hạt  để biến

thành hạt nhân radi 22688Ra. Ta có:

A. Hai hạt  và 2 hạt 

B. Ba hạt  và hai hạt 

C. Ba hạt  và ba hạt 

D. Ba hạt  và bốn hạt 

1.2. Cho biết proton và notron có khối lượng lần lượt là 1,0073u và 1,0087u, 
khối lượng của 42He là 4,0015u, 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng liên kết của

4
2He

bằng:

A. 28,41075 MeV
B. 1849,49325 MeV

C. 0,0305 MeV
D. 3755,808 MeV

2. Đồng vị plutoni 23894Pu đang đứng yên, phân rã phóng xạ  để thàn đồng vị
A

ZX. Cho biết mPu 237,9904u; m 4,0015u;1u 931MeV / c 2.

2.1. Đồng vị AZX có :

A. 234 proton và 92 notron 
B. 234 nucleon và 92 proton
C. 142 notron và 92 proton
D. Cả B và C đều đúng

2.2. Chọn câu sai trong các câu nhận xét sau về phản ứng phóng xạ trên :
A. Vận tốc của hạt  tỉ lệ nghịch với khối lượng hạt này

B. Đó là phản ứng toả năng lượng

C. Động năng của hạt  và của hạt nhân AZX tỉ lệ với độ hụt khối

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

2.3. Động năng của hạt  và của hạt nhân AZX lần luợt bằng :

A. 5,492 MeV và 0,094 MeV
B. 0,094 MeV và 5,492 MeV
C. Cả A và B đều đúng
D. Cả câu A và B đều sai

3. Hạt nhân các bon 1261C đứng yên, có khối lượng 11,9967u, được phân tách làm

ba hạt X như nhau có khối lượng 4,0015u. Cho 1u = 931,5 MeV/c2.

3.1. Mỗi hạt X có :
A. 4 proton và 2 hạt nhân
B. 2 proton và 2 notron
C. 2 notron và 4 proton
D. Cả A,B,C đều sai

3.2. Chọn câu khẳng định đúng nhất trong các câu sau :
A. Cần cung cấp năng lượng để thực hiện phản ứng trên
B. Cần cung cấp 7,27 MeV để thực hiện phản ứng trên
C. Đó là phản ứng toả năng lượng

D. Đó là phản ứng toả năng lượng bằng 7,27 MeV

4. Poloni 21084Po là chất phóng xạ cho ra sản phẩm phóng xạ là chì 
206

82Pb. Một

mẫu chất có khối lượng poloni gấp 4lần khối lượng chì. Chu kì bán rã của 21084Po

là 138 ngày.

. Chọn câu sai trong các khẳng định sau :

A. 21084Po là chất phóng xạ 

B. Số hạt nhân 20682Pb bằng ¼ số hạt nhân

210

84Po

C. Số hạt nhân 21084Po đã phân rã bằng 4/5 số hạt nhân 
210

84Pocó lúc đầu