Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 37: Phóng xạ

Một hạt nhân \({}_Z^AX\)  phóng xạ α, β^-, β⁺, γ hãy hoàn chỉnh bảng sau:

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa của các phóng xạ: α, β^-, β⁺, γ.

Hướng dẫn giải

- Phóng xạ α:  \(({}_{ - 1}^0e):{}_Z^AX \to {}_{ - 1}^0e + {}_{Z + 1}^AY\)

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị.

- Phóng xạ β^- : \(({}_2^4He):{}_Z^AX \to {}_2^4He + {}_{Z - 2}^{A - 4}Y\)

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ β^- là: \({}_0^1n \to {}_1^1p + {}_{ - 1}^0{e^ - } + {v_p}\)  (ν_p là phản hạt nơtrinô).

- Phóng xạ β⁺:  \(({}_{ + 1}^0e):{}_Z^AX \to {}_{ + 1}^0e + {}_{Z - 1}^AY\)

+ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.

+ Thực chất của phóng xạ β⁺ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô

+ Bản chất của tia phóng xạ β⁺ là dòng hạt pôzitrôn (e⁺)

+ Hạt và phản hạt nơtrinô ν phải xuất hiện trong các phóng xạ β⁺, β^- là do sự bảo toàn mômen động lượng

- Phóng xạ γ (hạt phôtôn): 

+ Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E₁ chuyển xuống mức năng lượng E₂ đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng: \(\varepsilon = h.f = \frac{{hc}}{\lambda } = {E_1} - {E_2}\)

+ Trong phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường đi kèm theo phóng xạ α và β.

Chọn câu đúng. Quá trình phóng xạ hạt nhân:

A. thu năng lượng

B. tỏa năng lượng

C. không thu, không tỏa năng lượng

D. có trường hợp thu, có trường hợp tỏa năng lượng

Phương pháp giải

- Quá trình phóng xạ hạt nhân tỏa năng lượng

- Trong phản ứng toả năng lượng các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn

- Các hiện tượng: phóng xạ, phân hạch, nhiệt hạch luôn là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

Hướng dẫn giải

- Quá trình phóng xạ hạt nhân tỏa năng lượng

- Chọn đáp án B.

Trong số các tia: α, β^-, β⁺, γ tia nào đâm xuyên mạnh nhất? Tia nào đâm xuyên yếu nhất?

Phương pháp giải

- Tia có bước sóng ngắn nhất thì năng lượng lớn nhất, khả năng đâm xuyên mạnh nhất và ngược lại

- Tia γ có bước sóng ngắn nhất, năng lượng lớn nhất

- Tia α có bước sóng dài nhất, năng lượng nhỏ nhất

Hướng dẫn giải

- Khả năng đâm xuyên tia γ là mạnh nhất vì bước sóng ngắn nhất, năng lượng lớn nhất

- Khả năng đâm xuyên tia α là yếu nhất vì bước sóng dài nhất, năng lượng nhỏ nhất.

Quá trình phóng xạ nào không có sự thay đổi cấu tạo hạt nhân?

A. Phóng xạ α

B. Phóng xạ β^-

C. Phóng xạ β⁺

D. Phóng xạ γ

Phương pháp giải

Bản chất của các phóng xạ:

a) Phóng xạ α:  \({}_Z^AX \to {}_2^4He + {}_{Z - 2}^{A - 4}Y\)

Hạt nhân con ở vị trí lùi hai ô so với hạt nhân mẹ.

b) Phóng xạ β-:  \({}_X^AX \to {}_{ - 1}^0e + {}_{Z + 1}^AY\)

Hạt nhân con ở vị trí tiến một ô so với hạt nhân mẹ.

c) Phóng xạ β+:  \({}_Z^AX \to {}_{ + 1}^0e + {}_{Z - 1}^AY\)

Hạt nhân con ở vị trí lùi một ô so với hạt nhân mẹ.

d) Phóng xạ γ

Tia γ có bản chất là sóng điện từ nên không có sự biến đổi hạt nhân.

Hướng dẫn giải

- Quá trình phóng xạ γ không có sự thay đổi cấu tạo hạt nhân

- Chọn đáp án D.

Hãy chọn câu đúng. Trong quá trình phóng xạ, số lượng hạt phân hủy giảm đi vào thời gian t theo quy luật:

\(\begin{array}{l} A.\, - \alpha t + \beta (\alpha ,\beta > 0)\\ B.\,\frac{1}{t}\\ C.\,\frac{1}{{\sqrt t }}\\ D.\,{e^{ - \lambda t}} \end{array}\)

Phương pháp giải

Trong quá trình phóng xạ, số lượng hạt nhân giảm theo hàm mũ:

N = N₀.e^-λt

Hướng dẫn giải

- Số lượng hạt phân hủy giảm đi vào thời gian t theo quy luật: e^-λt

- Chọn đáp án D.