Bài 36. Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Giải SBT Vật Lí 12: Bài 36. Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Bài 36.1 trang 107 Sách bài tập Vật Lí 12:

Lực hạt nhân là lực nào sau đây ?

A. Lực điện.

B. Lực từ

C. Lực tương tác giữa các nuclôn.

D. Lực tương tác giữa các thiên hà.

Lời giải:

Đáp án C

Bài 36.2 trang 107 Sách bài tập Vật Lí 12:

Độ hụt khối của hạt nhân  là

A. Δm = Nm_n- Zm_p.

B. Δm = m - Nm_p- Zm_p.

C. Δm = (Nm_n- Zm_p) - m.

D. Δm = Zm_p- Nm_n.

với N = A - Z; m, mp, mn lần lượt là khối lượng hạt nhân, khối lượng prôtôn và khối lượng nơtron.

Lời giải:

Đáp án C

Bài 36.3 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Năng lượng liên kết của một hạt nhân

A. có thể dương hoặc âm.

B. càng lớn thì hạt nhân càng bền.

C. càng nhỏ thì hạt nhân càng bền.

D. có thể bằng 0 với các hạt nhân đặc biệt.

Lời giải:

Đáp án D

Bài 36.4 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Đại lượng nào dưới đây đặc trưng cho mức độ bền vững của một hạt nhân ?

A. Năng lượng liên kết.       

B. Năng lượng liên kết riêng.

C. Số hạt prôtôn.       

D. Số hạt nuclôn.

Lời giải:

Đáp án D

Bài 36.5 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Hãy chỉ ra phát biểu sai.

Trong một phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn

A. năng lượng toàn phần.       

B. điện tích.

C. động năng.       

D. số nuclôn.

Lời giải:

Đáp án C

Bài 36.6 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Xác định hạt X trong phương trình sau :

 

Lời giải:

Đáp án B

Bài 36.7 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Đơn vị đo khối lượng nào không sử dụng trong việc khảo sát các phản ứng hạt nhân ?

A. kilôgam.       

B. miligam

C. gam.       

D. u.

Lời giải:

Đáp án A

Bài 36.8 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Hạt nhân A đang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng m_B và hạt α có khối lượng m_α. Tỉ số giữa động năng của hạt nhân B và động năng của hạt α ngay sau phân rã bằng?

Lời giải:

Đáp án D

Bài 36.9 trang 108 Sách bài tập Vật Lí 12:

Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau ; số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thì

A. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau.

B. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X.

C. năng lượng liên kết riêng của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kẽ: riêng của hạt nhân Y.

D. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y.

Lời giải:

Đáp án B

Bài 36.10 trang 109 Sách bài tập Vật Lí 12:

Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là A_X, A_Y và A_Z với A_X = 2A_Y = 0,5A_Z. Biết năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân tươns ứng là ΔE_X, ΔE_Y và ΔE_Z với ΔE_Z < ΔE_X < ΔE_Y. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là :

A. Y, X, Z.       

B. Y, Z, X.       

C. X, Y,Z.       

D. Z,X,Y.

Lời giải:

Đáp án A

Bài 36.11 trang 109 Sách bài tập Vật Lí 12:

Bắn một prôtôn vào hạt nhân  đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60^o. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân, tính theo đơn vị u, bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là

A. 4.       

B. 1/2.       

C. 2.       

D. 1/4.

Lời giải:

Đáp án A

Bài 36.12 trang 109 Sách bài tập Vật Lí 12:

Cho khối lượng của prôtôn, nơtron  lần lượt là 1,0073 u ;0087 u ; 39,9525 u ; 6,0145 u và 1 u = 931,5 MeV/c². So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân   thì năng ỉượng liên kết riêng của hạt nhân 

A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV.

B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.

C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV.

D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.

Lời giải:

Đáp án B

Bài 36.13 trang 109 Sách bài tập Vật Lí 12:

Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của hai hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của hai hạt sau phản ứng là 0,02 u. Phản ứng hạt nhân này

A. toả năng lượng 1,863 MeV.

B. toả năng lượng 18,63 MeV.

C. thu năng lượng 1,863 MeV.

D hu năng lượng 18,63 MeV.

Lời giải:

Đáp án D

Bài 36.14 trang 109 Sách bài tập Vật Lí 12: 

Tính năng lượng liên kết của các hạt nhân ; 

Cho biết: m() = 11,0064 u ; m() = 3,015 u.

Lời giải:

- Năng lượng liên kết của hạt nhân : W_lk = Δm.c² = (5.m_P + 6.m_n – m_B).c²

- Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : W_lk/A = 76,3MeV/nuclon

- Năng lượng liên kết của hạt nhân : W_lk = Δm.c² = (1.m_P + 2.m_n – m_T).c2

- Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : W_lk/A = 8,5MeV/nuclon.

Bài 36.15 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12:

 Tính năng lượng liên kết của ²³⁴U và ²³⁸U. Hạt nhân nào bền hơn? Cho biết m(²³⁴U) = 233,982 u ; m(²³⁸u) = 237,997 u.

Lời giải:

1786 MeV và 1804 MeV tương ứng với các năng lượng liên kết trên 1 nuclon; 7,63 MeV/A và 7,67 MeV/A ⇒ ²³⁸U bền hơn.

Bài 36.16 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12:

 Tính năng lượng liên kết riêng của  . Cho biết : m() = 9,0108 u; m() = 63,913 u; m() = 107,878 u.

Lời giải:

- Năng lượng liên kết của hạt nhân  : W_lk = Δm.c² = (4.m_P + 6.m_n – m_Be).c² = 0,0679.c² = 63,249 MeV.

- Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : W_lk/A = 6,325 MeV/nuclon

- Năng lượng liên kết của hạt nhân  : W_lk = Δm.c² = (29.m_P + 35.m_n – m_Cu).c²

- Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : W_lk/A = 8,75 MeV/nuclon

- Năng lượng liên kết của hạt nhân  : W_lk = Δm.c² = (47.m_P + 61.m_n – m_Ag).c²

- Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : W_lk/A = 8,56 MeV/nuclon

Bài 36.17 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12: 

Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân   đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α. Hạt α bay ra 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 hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Tính năng lượng toả ra trong phản ứng này theo đơn vị MeV.

Lời giải:

Ta có phản ứng hạt nhân 

hạt nhân X là hạt nhân Liti. Theo định luật bảo toàn động lượng 

Vì phương của vận tốc hạt α vuông góc với phương vận tốc của hạt proton nên ta có

Có thể viết lại hệ thức trên

Ta có

 là động năng của proton

 là động năng của hạt α

là động năng hạt Li

Phương trình trên thành ra : 5,45 + 4.4 = 6W_đLi

Ta tính được động năng của hạt nhân Li là W_đLi = 3,575 MeV.

Tổng động năng của các hạt trước phản ứng là 5,45 MeV ; còn tổng động năng của các hạt sau phản ứng là 4 + 3,575 = 7,575 MeV.

Lượng động năng dôi ra này được lấy từ độ hụt khối của các hạt nhân tham gia phản ứng. Như vậy, phản ứng này đã toả ra một năng lượng là :

7,575 - 5,45 = 2,125 MeV

Bài 36.18 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12: 

Hạt nhân  có khối lượng 10,0135 u. Khối lượng của nơtron m_n = 1,0087 u, khối lượng của prôtôn m_p = 1,0073 u, 1u = 931 MeV/c2. Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 

Lời giải:

Độ hụt khối của hạt nhân 

4m_p + 6m_n - m_Be = 4.1,0073 u + 6.1,0087 u - 10,0135 u = 0,0679 u

Năng lượng liên kết của hạt nhân  là 0,0679.931 = 63,215 MeV

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân  là :

63,215/10 = 6,3215 MeV/ nuclôn

Bài 36.19 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12: 

Bắn một đơteri vào một hạt nhân  , ta thu được hai hạt nhân X giống nhau.

a) Viết phương trình phản ứng và cho biết hạt nhân X là hạt nhân gì ?

b) Phản ứng này toả hay thu năng lượng ? Tính năng lượng này.

Cho khối lượng của hạt nhân  là m_Li = 6,0145 u ; của hạt đơteri là m_H = 2,0140 u ; của hạt nhân X là m_X = 4,0015 u ; 1 u = 931 MeV/c².

Lời giải:

a) Phương trình phản ứng : 

Hạt nhân X là hạt nhân heli.

b) Tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng : m_H+ m_u= 2,0140u + 6,0145u = 8,0285u

Tổng khối lượng của các hạt nhân sau phản ứng :

2m_H = 2.4,0015u = 8,003 u.

Như vậy đã có sự hụt khối lượng là :

Δm = 8,0285 u - 8,003 u = 0,0255 u.

Do đó, phản ứng này toả một năng lượng là :

0,0255.931 = 23,74 MeV

Bài 36.20 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12: 

Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì vận tốc của nó sẽ bằng bao nhiêu ?

Lời giải:

Theo bài ra ta có