Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 52: Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. Độ hụt khối

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi

A. prôtôn.

B. nơtron.  

C. prôtôn và nơtron.

D. prôtôn, nơtron và êlectron.

Phương pháp giải

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi proton và notron

Hướng dẫn giải

- Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử gồm: proton và notron (gọi chung là nuclon)

- Chọn đáp án C

Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa

A. cùng số prôtôn Z, nhưng số nơtron N khác nhau.

B. cùng số nơtron N, nhưng số pr ô tôn Z khác nhau.

C. cùng số nuclôn A, nhưng số prôtôn Z và số nơtron N khác nhau.

D. cùng số prôtôn Z và số nơtron N.

Phương pháp giải

Đồng vị hạt nhân có đặc điểm là: cùng số prôtôn Z, nhưng khác số nơtron N 

Hướng dẫn giải

- Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z, nhưng số nơtron N khác nhau

- Chọn đáp án A 

Đơn vị khối lượng nguyên tử là 

A. khối lượng của hạt nhân nguyên tử hiđrô.

B. khối lượng của một nguyên tử hiđrô.

C. khối lượng bằng 1/12 lần khối lượng của đồng vị \({}_6^{12}C\) của nguyên tử cacbon.

D. khối lượng bằng 1/12 lần khối lượng của đồng vị của nguyên tử ôxi.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: 

\(u = \frac{1}{{12}}{m_c}\left( {Cacbon_6^{12}C} \right)\)

Hướng dẫn giải

- Đơn vị khối lượng nguyên tử là khối lượng bằng 1/12 lần khối lượng của đồng vị \({}_6^{12}C\) của nguyên tử cacbon.

- Chọn đáp án C

Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân

A. có thể âm hoặc dương.                          

B. càng lớn, thì hạt nhân càng bền.

C. càng nhỏ, thì hạt nhân càng bền.          

D. có thể triệt tiêu, đối với một số hạt nhân đặc biệt.

Phương pháp giải

Năng lượng liên kết riêng thể hiện sự bền vững của hạt nhân

Hướng dẫn giải

- Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền.

- Chọn đáp án B. 

Hạt nhân đơteri có khối lượng 2,0136 u. Tính năng lượng liên kết của nó.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: m₀ = m_p + m_n để tính khối lượng

- Năng lượng liên kết được tính theo công thức:

W_lk  = (m₀ - m_D)c² 

Hướng dẫn giải

- Hạt nhân \(_1^2D\) có 1 prôtôn và 1 nơtron

- Ta có m₀ = m_p + m_n = 1,0073u + 1,0087u = 2,016u

Với m_D = 2,0136 u

⇒ Năng lượng liên kết :

W_lk  = (m₀ - m_D)c² = (2,016u - 2,0136u)c²

        = 0,0024u.c² = 0,0024.931,5 = 2,2356 MeV

Hạt nhân α có khối lượng 4,0015 u. Tính năng lượng toả ra khi tạo thành 1 mol heli. Cho biết số A- vô - ga - đrô N_A = 6,022.10²³ mol^-1.

Phương pháp giải

- Tính độ hụt khối theo công thức:

Δm=(m₀−m_α)

- Tính năng lượng liên kết theo công thức:

W_lk= Δm.c²

- Áp dụng công thức: E = N_A. W_lk

để tính năng lượng tỏa ra

Hướng dẫn giải

- Hạt nhân α có m_α= 4,0015u

- Ta có m₀ = 2m_p + 2m_n = 2.1,0073u + 2.1,0087u = 4,032u

⇒  Δm=(m₀−m_α)= 4,032u - 4,0015u = 0,0305u

- Năng lượng toả ra khi nuclôn liên kết thành hạt nhân Heli:

W_lk= Δm.c²= 0,0305u.c²= 0,0305.931,5 = 28,41MeV 

1 mol Heli có N_A = 6,022.10²³ nguyên  tử Heli

⇒ Năng lượng toả ra khi tạo thành 1 mol Heli :

E = N_A. W_lk = 6,022.10²³ .28,41 = 1,71.10²⁵ MeV

 Với 1 MeV = 1,6.10^-13 (J) 

⇒ E = 2,736. 10¹² (J).