Ôn tập kiến thức môn Vật lí 12 - Chuyên đề 7: Vật lý hạt nhân (9 tiết) - Trường THPT Sông Lô

 Đơn vị biên soạn: Trường DTNT tỉnh+ THPT Sông Lô
 Đơn vị thẩm định: THPT Na Hang + THPT Thượng Lâm
 CHUYÊN ĐỀ 7- LỚP 12
 VẬT LÝ HẠT NHÂN (9 tiết)
Buổi 1- Tiết 1,2,3
 CẤU TẠO HẠT NHÂN. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. CẤU TẠO HẠT NHÂN
1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:
 Hạt sơ cấp Khối lượng theo kg Khối lượng theo u Điện tích
 (nuclon) (1u =1,66055.10 -27 kg)
 1 27 m =1,00728u + 1,6.10-19 C
 Prôtôn: 1 p mp = 1,67262.10 kg p
 1 27 m =1,00866u 0
 Nơtrôn: 0 n mn =1,67493.10 kg n
 A
2. Kí hiệu hạt nhân: Z X
+ A = số nuclon : số khối
+ Z = số prôtôn = điện tích hạt nhân
+ N A Z : số nơtrôn 
 1
3. Bán kính hạt nhân nguyên tử: R 1,2.10 15 A3 (m)
 1 -15
 Ví dụ: + Bán kính hạt nhân 1 H : R = 1,2.10 m
 27 -15
 + Bán kính hạt nhân 13 Al : R = 3,6.10 m
4. Đồng vị: là những nguyên tử có cùng số prôtôn ( Z ), nhưng khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A)
 1 2 2 3 3
 Ví dụ: Hiđrô có ba đồng vị: 1 H ; 1 H ( 1 D) ; 1 H ( 1T )
5. Đơn vị khối lượng nguyên tử
 12
+ u : có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị Cacbon 6 C
 1 12 1 12 27 2 13
+ 1u . g . 23 g 1,66055 .10 kg 931,5 MeV / c ; 1MeV 1,6 .10 J
 12 N A 12 6,0221.10
II. NĂNG LƯỢNG CỦA HẠT NHÂN
1. Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2.
 m0
 Khối lượng động: m = .; mo là khối lượng nghỉ
 v 2
 1 
 c 2
2. Độ hụt khối m của hạt nhân A X m Z.m (A Z).m m m 0
 Z p n X ; Với 
 A
3. Năng lượng liên kết của hạt nhân Z X
+ Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ 
một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt). 
 W m.c 2 W Z.m (A Z).m m .c2
+ lk Hay : lk p n X 
4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 
 W
+ Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn  = lk . 
 A
+ Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. (A = 50-->80)
 1 Năng lượng liên kết riêng :  = E/A = 7,4557 MeV.
3. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
 Mức độ 1,2:
 235
Câu 1: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ 92U có: 
 A. 92 electron và tổng số proton và electron là 235 
 B. 92 proton và tổng số proton và electron là 235 
 C. 92 proton và tổng số proton và nơtron là 235 
 D. 92 proton và tổng số nơtron là 235
Câu 2: Nhân Uranium có 92 proton và 143 notron kí hiệu nhân là 
 327 235 92 143
 A. 92U B. 92U C. 235U D. 92U 
 27
Câu 3: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nhôm 13 Al
 A. Số prôtôn là 13. B. Hạt nhân Al có 13 nuclôn.
 C. Số nuclôn là 27. D. Số nơtrôn là 14. 
Câu 4. Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) 
và đơn vị khối lượng nguyên tử u.
 A. mP > u > mn B. mn mP > u D. mn = mP > u
Câu 5. Phát biểu nào là sai? 
 A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền. 
 B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtron) khác nhau gọi là đồng vị. 
 C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau. 
 D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn. 
 60
Câu 6. Hạt nhân 27 Co có cấu tạo gồm:
 A. 33 prôton và 27 nơtron B. 27 prôton và 60 nơtron 
 C. 27 prôton và 33 nơtron D. 33 prôton và 27 nơtron 
 14
Câu 7: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân 7 N
 A. 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron 
 C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron
 11
Câu 8. Cho hạt nhân 5 X . Hãy tìm phát biểu sai.
 A. Hạt nhân có 6 nơtrôn. B. Hạt nhân có 11 nuclôn.
 C. Điện tích hạt nhân là 6e. D. Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u.
 29 40
Câu 9. So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều hơn
 A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn. 
 C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn.
Câu 10: Hạt nhân 35 có:
 17 Cl
 A. 35 nơtron B. 35 nuclôn C. 17 nơtron D. 18 proton.
 Mức độ 3,4:
 23 -1 238
Câu 11: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 mol , khối lượng mol của hạt nhân urani 92U là 238 gam / mol. 
 238
 Số nơtron trong 119 gam urani 92U là :
 25 25
 A. 2,2.10 25 hạt B.1,2.10 hạt C 8,8.10 hạt D. 4,4.10 25 hạt 
 23 -1 131
Câu 12. Cho số Avôgađrô là 6,02.10 mol . Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt 52 I là :
 A. 3,952.1023 hạt B. 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt 
 23 -1 238
Câu 13: Biết NA = 6,02.10 mol . Trong 59,50g 92 U có số nơtron xấp xỉ là
 A. 2,38.1023. B. 2,20.1025. C. 1,19.1025. D. 9,21.1024.
 23
Câu 14: Biết số Avôgađrô N A = 6,02.10 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó. Số 
 27
prôtôn (prôton) có trong 0,27 gam Al13 là 
 A. 6,826.1022. B. 8,826.1022. C. 9,826.1022. D. 7,826.1022. 
 3 23 -1 2
Câu 8. Hạt có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô N A = 6,02.10 mol , 1u = 931MeV/c . Các 
nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt , năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là
 12 12 10 10
 A. 2,7.10 J B. 3,5. 10 J C. 2,7.10 J D. 3,5. 10 J
 -27 -19
Câu 9: Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10 kg; 1eV = 1,6.10 J 
 8 12
; c = 3.10 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 6 thành các nuclôn riêng biệt bằng 
 A. 72,7 MeV. B. 89,4 MeV. C. 44,7 MeV. D. 8,94 MeV. 
 40 6
Câu 10. Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; 18 Ar ; 3 Li lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u 
 2 6
và 1u = 931,5 MeV/c . So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3 Li thì năng lượng liên kết riêng của 
 40
hạt nhân 18 Ar
 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.
 5 T= 0,009106 u Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo D= 0,002491 u 
độ hụt khối của các chất.
 He = 0,030382 u Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước và sau phản ứng. 
 2 1
1u = 931,5 MeV/c Hạt nhân X là ≡ 0 n là nơtron nên có Δm = 0. 
 2 2
 E ? E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c = (ΔmHe + Δmn – ΔmH + ΔmT ).c = 17,498 
MeV 
 Chọn đáp án : B
Dạng 3. Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt nhân .
a. Phương pháp: Áp dụng bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng toàn phần
 + Định luật bảo toàn động lượng:  pt  p s 
 + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (E1 K1) (E2 K2) (E3 K3) (E4 K4)
 Với E là năng lượng nghỉ; K là động năng của hạt
 p 2
 - Liên hệ giữa động lượng và động năng p2 2mK hay K 
 2m
b. Ví dụ
 7
Câu 1. Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 3 Li ) đứng yên. Giả sử sau phản ứng 
thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia . Biết năng lượng tỏa ra của phản 
ứng là 17,4 MeV. Viết phương trình phản ứng và tính động năng của mỗi hạt sinh ra.
 1 7 4
Giải . Phương trình phản ứng: 1 p + 3 Li 22 He. 
 Wđp W
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: Wđp + W = 2WđHe  WđHe = = 9,5 MeV.
 2
 7
Câu 2. Bắn một prôtôn vào hạt nhân 3 Li 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 prôtôn các góc bằng nhau là 60 0. 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 độ của hạt 
nhân X là
 1 1
 A. 4. B. .C. 2. D. . PHe
 2 4
HD
 0
Phương trình phản ứng hạt nhân 1 p 7Li 4He 4He 60
 1 3 2 2 Pp
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, Pp P P từ hình vẽ 
 v p mHe
Pp = PHe m p v p m v 4 Chọn A
 vHe m p PHe
2. Bài tập TNKQ (theo mức độ)
 Mức độ 1+2
 19 16
Câu 1. Cho phản ứng hạt nhân 9 F p 8 O X , hạt nhân X là hạt nào sau đây?
 A. α; B. β-; C. β+; D. N.
 25 22
Câu 2. Cho phản ứng hạt nhân 12 Mg X 11 Na , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây?
 3 2
 A. α; B. 1T ; C. 1 D ; D. P.
 235 207
Câu 3. Trong dãy phân rã phóng xạ 92 X 82Y có bao nhiêu hạt và  được phát ra?
 A. 3 và 7. B. 4 và 7. C. 4 và 8. D. 7 và 4
Câu 4. Kết quả nào sau đây là sai khi nói về khi nói về định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn 
điện tích? 
A. A1 + A2 = A3 + A4. B. Z1 + Z2 = Z3 + Z4.
 7