Học tốt Vật lí 12, bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
- Thứ bảy - 17/08/2019 12:43
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
A. Kiến thức cơ bản
1. Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân.
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân
a. Độ hụt khối
Xét hạt nhân
X
Khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân X là:
Zmp + (A - Z)mn
Khối lượng của hạt nhân là mx.
Độ hụt khối: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mx
Vậy khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn rạo thành hạt nhân đó.
b. Năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2
Wlk = ∆m.c2
c. Năng lượng liên kết riêng:
Mức độ bền vững của hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết riêng. Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
3. Phản ứng hạt nhân
Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân được chia làm hai loại:
Phản ứng hạt nhân tự phát: quá trình phóng xạ.
Phản ứng hạt nhân kích thích: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch
4. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:
Xét phản ứng hạt nhân:
A + 
B → 
X + 
Y
- Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
- Bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4
- Bảo toàn năng lượng toàn phần
- Bảo toàn động lượng.
5. Năng lượng của phản ứng hạt nhân
W = (mtrước - msau)c2 ≠ 0
W > 0: Tỏa năng lượng (mtrước > msau) => Wtỏa= W = (mtrước - msau)
W < 0: Thu năng lượng (mtrước < msau) => Wthu= |W| = - W
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 36
C1. Giải thích rõ hơn Bảng 36.1.
Trả lời:
So sánh phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học.
Phản ứng hóa học:
2Na + 2HC1 → 2NaCl + H2
Có sự biến đổi các phân tử như: HCl đổi thành NaCl
Có sự bảo toàn các nguyên tử: Số các nguyên tử trước và sau phản ứng bằng nhau.
Có sự bảo toàn khối lượng nghỉ: Tổng khối lượng nghỉ trước và sau phản ứng bằng nhau.
Phản ứng hạt nhân:
He + 
N +1,l Mev → 
H + 
O
Có sự biến đổi các hạt nhân như: hạt nhân sinh ra khác với hạt nhân ban đầu.
Có sự biến đổi các nguyên tố.
Không bảo toàn khối lượng nghỉ: Tổng khối lượng nghỉ của các hạt sinh ra lớn hơn tổng khối lượng nghỉ của các hạt ban đầu.
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 34 TRANG 186, 187
1. Hãy chọn câu đúng.
Năng lượng liên kết riêng:
A. Giống nhau với mọi hạt nhân.
B. Lớn nhất với các hạt nhân nhẹ.
C. Lớn nhất với các hạt nhân trung bình.
D. Lớn nhất với các hạt nhân nặng.
Giải:
Chọn đáp án C.
Năng lượng liên kết riêng lớn nhất với các hạt nhân trung bình là những hạt nhân nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn ứng với:
50 < A < 95.
2. Hãy chọn câu đúng.
Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là:
A. Lực tĩnh điện.
B. Lực hấp dẫn.
C. Lực điện từ.
D. Lực tương tác mạnh.
Giải:
Chọn đáp án D.
Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực tương tác mạnh.
3. Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là bao nhiêu'?
A. 10-13cm.
B. 10-8cm.
C. 10-10cm.
D. Vô hạn.
Giải:
Chọn đáp án A.
Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là 10-13cm.
4. Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn nhất?
A. Heli.
B. Cacbon.
C. Sắt.
D. Urani.
Giải:
Chọn đáp án C.
Vì hạt nhân Fe có số khôi trung bình 50 < A < 95
5. Năng lượng liên kết của
Ne là 160,64 MeV. Xác định khối lượng của nguyên tử 
Ne.
Giải:
Ne
Wlk = (10mp + 10mn – mNe)c2
= 160, 64 Me =
uc2= 0,17245 uc2
=> 10.1,00728 u+10.1,00866 u - mNe = 0,17245u
Khối lượng hạt nhân mNe= 19,98695u
Khối lượng nguyên tử
Ne là m = mNe + 10me
=> m = 19,98695u + 10.0,00055u
m = 19,98695u
6. Khối lượng nguyên tử của
Fe là 55,934939 u. Tính Wck và 
Giải:
Năng lượng liên kết của
Fe
Wlk = (26mp + 30mn – mFe)c2
= (26.1,00728u + 30.1,0086u - 55,934939u).c2
= 0,514141uc2 = 0,514141.931,5Mev
Wlk = 478,9223415(Mev)
Năng lượng liên kết riêng:
= 
= 8,55218(Mev/nuclon)
7. Hoàn chỉnh các phản ứng sau:
Li + ? → 
Be + 
n
B + ? → 
Li + 
He
Cl + ? → 
S + 
He
Giải:
Hoàn chỉnh các phản ứng
a.
Li + ? → 
Be + 
n
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclôn
3 + Z = 4 + 0=>Z = l
6 + A= 7 + l=>A = 2
Vậy
X = 
H = 
D
Li + 
D → 
Be + 
n
b.
B + ? → 
Li + 
He
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclôn
5 + Z = 3 + 2=>Z = 0
10 + A = 7 + 4 =>A = l
Vậy
X = 
n
B + 
n → 
Li + 
He
c.
Cl + ? → 
S + 
He
Tương tự:
Cl + 
X → 
S + 
He
=>
Cl + 
H → 
S + 
He
8. Phản ứng:
Li + 
H → 2
Tỏa năng lượng 22,4 MeV. Tính khối lượng nguyên tử của
Li . (Khối lượng của 
H và 
He coi như đã biết).
Giải:
H + 
Li → 2
Năng lượng tỏa ra:
W = (mH + mLi – 2mHe)c2 =
uc2= 0,024uc2
=> mLi = 0,024u + 2mHe - mH = 0,024u + 2.4,0015u - 2,0141u
=> mLi = 6,0129u
Khối lượng nguyên tử Li là m = mLi + 3.me = 6,0129u + 3.0,00055u
m = 6,01455u.
9. Chọn câu sai.
Trong một phản ứng hạt nhân, có bảo toàn:
A. Năng lượng
B. Động lượng
C. Động năng
D. Điện tích
Giải:
Chọn đáp án C.
Trong phản ứng hạt nhân, không có bảo toàn động năng.
10. Phản ứng nào sau đây thu năng lượng:
A.
H + 
H → 
He
B.
H + 
H → 
He
C.
H + 
H → 
He + 
n
D.
He + 
N → 
O + 
H
Giải:
Phản ứng thu nàng lượng là phản ứng D.
He + 
N → 
O + 
H
Các phản ứng còn lại là phản ứng toả năng lượng:
A.
H + 
H → 
He + 23,8 MeV
B.
H + 
H → 
He + 5,4 MeV
C.
H + 
H → 
He + 
n + 17,6 MeV.
1. Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân.
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân
a. Độ hụt khối
Xét hạt nhân
XKhối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân X là:
Zmp + (A - Z)mn
Khối lượng của hạt nhân là mx.
Độ hụt khối: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mx
Vậy khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn rạo thành hạt nhân đó.
b. Năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2
Wlk = ∆m.c2
c. Năng lượng liên kết riêng:
Mức độ bền vững của hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết riêng. Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
3. Phản ứng hạt nhân
Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân được chia làm hai loại:
Phản ứng hạt nhân tự phát: quá trình phóng xạ.
Phản ứng hạt nhân kích thích: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch
4. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:
Xét phản ứng hạt nhân:
A + B → X + Y- Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
- Bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4
- Bảo toàn năng lượng toàn phần
- Bảo toàn động lượng.
5. Năng lượng của phản ứng hạt nhân
W = (mtrước - msau)c2 ≠ 0
W > 0: Tỏa năng lượng (mtrước > msau) => Wtỏa= W = (mtrước - msau)
W < 0: Thu năng lượng (mtrước < msau) => Wthu= |W| = - W
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 36
C1. Giải thích rõ hơn Bảng 36.1.
| Phản ứng hoá học | Phản ứng hạt nhân |
| Biến đổi các phân tử | Biến đổi các hạt nhân |
| Bảo toàn các nguyên tử | Biến đổi các nguyên tố |
| Bảo toàn khối lượng nghỉ | Không bảo toàn khối lượng nghỉ |
So sánh phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học.
Phản ứng hóa học:
2Na + 2HC1 → 2NaCl + H2
Có sự biến đổi các phân tử như: HCl đổi thành NaCl
Có sự bảo toàn các nguyên tử: Số các nguyên tử trước và sau phản ứng bằng nhau.
Có sự bảo toàn khối lượng nghỉ: Tổng khối lượng nghỉ trước và sau phản ứng bằng nhau.
Phản ứng hạt nhân:
He + N +1,l Mev → H + OCó sự biến đổi các hạt nhân như: hạt nhân sinh ra khác với hạt nhân ban đầu.
Có sự biến đổi các nguyên tố.
Không bảo toàn khối lượng nghỉ: Tổng khối lượng nghỉ của các hạt sinh ra lớn hơn tổng khối lượng nghỉ của các hạt ban đầu.
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 34 TRANG 186, 187
1. Hãy chọn câu đúng.
Năng lượng liên kết riêng:
A. Giống nhau với mọi hạt nhân.
B. Lớn nhất với các hạt nhân nhẹ.
C. Lớn nhất với các hạt nhân trung bình.
D. Lớn nhất với các hạt nhân nặng.
Giải:
Chọn đáp án C.
Năng lượng liên kết riêng lớn nhất với các hạt nhân trung bình là những hạt nhân nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn ứng với:
50 < A < 95.
2. Hãy chọn câu đúng.
Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là:
A. Lực tĩnh điện.
B. Lực hấp dẫn.
C. Lực điện từ.
D. Lực tương tác mạnh.
Giải:
Chọn đáp án D.
Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực tương tác mạnh.
3. Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là bao nhiêu'?
A. 10-13cm.
B. 10-8cm.
C. 10-10cm.
D. Vô hạn.
Giải:
Chọn đáp án A.
Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là 10-13cm.
4. Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn nhất?
A. Heli.
B. Cacbon.
C. Sắt.
D. Urani.
Giải:
Chọn đáp án C.
Vì hạt nhân Fe có số khôi trung bình 50 < A < 95
5. Năng lượng liên kết của
Ne là 160,64 MeV. Xác định khối lượng của nguyên tử Ne.Giải:
NeWlk = (10mp + 10mn – mNe)c2
= 160, 64 Me =
uc2= 0,17245 uc2=> 10.1,00728 u+10.1,00866 u - mNe = 0,17245u
Khối lượng hạt nhân mNe= 19,98695u
Khối lượng nguyên tử
Ne là m = mNe + 10me=> m = 19,98695u + 10.0,00055u
m = 19,98695u
6. Khối lượng nguyên tử của
Fe là 55,934939 u. Tính Wck và Giải:
Năng lượng liên kết của
FeWlk = (26mp + 30mn – mFe)c2
= (26.1,00728u + 30.1,0086u - 55,934939u).c2
= 0,514141uc2 = 0,514141.931,5Mev
Wlk = 478,9223415(Mev)
Năng lượng liên kết riêng:
= = 8,55218(Mev/nuclon)7. Hoàn chỉnh các phản ứng sau:
Li + ? → Be + nB + ? → Li + HeCl + ? → S + HeGiải:
Hoàn chỉnh các phản ứng
a.
Li + ? → Be + nÁp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclôn
3 + Z = 4 + 0=>Z = l
6 + A= 7 + l=>A = 2
Vậy
X = H = DLi + D → Be + nb.
B + ? → Li + HeÁp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclôn
5 + Z = 3 + 2=>Z = 0
10 + A = 7 + 4 =>A = l
Vậy
X = nB + n → Li + Hec.
Cl + ? → S + HeTương tự:
Cl + X → S + He=>
Cl + H → S + He8. Phản ứng:
Li + H → 2 Tỏa năng lượng 22,4 MeV. Tính khối lượng nguyên tử của
Li . (Khối lượng của H và He coi như đã biết).Giải:
H + Li → 2 Năng lượng tỏa ra:
W = (mH + mLi – 2mHe)c2 =
uc2= 0,024uc2=> mLi = 0,024u + 2mHe - mH = 0,024u + 2.4,0015u - 2,0141u
=> mLi = 6,0129u
Khối lượng nguyên tử Li là m = mLi + 3.me = 6,0129u + 3.0,00055u
m = 6,01455u.
9. Chọn câu sai.
Trong một phản ứng hạt nhân, có bảo toàn:
A. Năng lượng
B. Động lượng
C. Động năng
D. Điện tích
Giải:
Chọn đáp án C.
Trong phản ứng hạt nhân, không có bảo toàn động năng.
10. Phản ứng nào sau đây thu năng lượng:
A.
H + H → HeB.
H + H → HeC.
H + H → He + nD.
He + N → O + HGiải:
Phản ứng thu nàng lượng là phản ứng D.
He + N → O + HCác phản ứng còn lại là phản ứng toả năng lượng:
A.
H + H → He + 23,8 MeVB.
H + H → He + 5,4 MeVC.
H + H → He + n + 17,6 MeV.
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.