Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 54: Phản ứng hạt nhân

Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia

A. được bảo toàn.                                      

B. tăng.

C. giảm.                                                     

D. Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng.

Phương pháp giải

Trong phản ứng hạt nhân, phản ứng thuộc loại tỏa hay thu năng lượng tùy thuộc vào khối lượng hạt nhân tham gia

Hướng dẫn giải

- Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt tham gia phản ứng tăng hay giảm tuỳ theo loại phản ứng toả ra hay thu năng lượng.

- Chọn đáp án D.

Trong dãy phân rã phóng xạ \(_{92}^{235}X \to _{82}^{207}Y\) có bao nhiêu hạt α và β được phát ra ?

A. 3α và 4β

B. 7α và 4β

C. 4α và 7β

D. 7α và 2β

Phương pháp giải

- Ta xét hai trường hợp:

a) Phóng xạ α và β⁺

b) Phóng xạ α và  β⁻

- Áp dụng định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích:

+ A₁+A₂=A₃+A₄

+ Z₁+Z₂=Z₃+Z₄

để tìm số lần phóng xạ α và số lần phóng xạ β

Hướng dẫn giải

Xét 2 trường hợp : ( gọi x là số lần phóng xạ α và y là số lần phóng xạ β)

a) Phóng xạ α và β⁺:

Theo định luật bảo toàn số nuclon và bảo toàn điện tích ta có:

+ 235−4x=207

+ 92−2x−y=82

⇒ x = 7 và y = -7 < 0 (loại)

b) Phóng xạ α và  β⁻:

Theo định luật bảo toàn số nuclon và bảo toàn điện tích, ta có:

+ 235−4x=207

+ 92−2x+y=82

⇒ x = 7 và y = 4

- Chọn đáp án B.

Xác định hạt  X trong các phản ứng sau đây ;

\(\begin{array}{l} _9^{19}F + p \to _8^{16}O + X;\\ _{12}^{25}Mg + X \to _{11}^{22}Na + \alpha \end{array}\)

Phương pháp giải

- Áp dụng định luật bảo toàn số nuclon: 

A₁+A₂=A₃+A₄

để tìm số khối A của hạt nhân X trong từng phản ứng

- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 

Z₁+Z₂=Z₃+Z₄

để tìm số Z của hạt nhân X trong từng phản ứng

Hướng dẫn giải

- Xét phương trình:  \(_9^{19}F + _1^1p \to _8^{16}O + _Z^AX\)

- Áp dụng định luật bảo toàn nuclon và bảo toàn điện tích, ta có:

+ 19+1 = 16+A_X

+ 9+1 = 8+Z_X

⇒ A_X = 4Z_X = 2

⇒ X là \(_2^4He\)

- Xét phương trình: \(_{12}^{25}Mg + _Z^AX \to _{11}^{22}Na + _2^4\alpha \)

- Áp dụng định luật bảo toàn nuclon và bảo toàn điện tích, ta có:

+ 25+A_X = 22+4

+ 12+Z_X = 11+2

⇒ A_X=Z_X=1

⇒ X là prôtôn \(_1^1H\)

Cho phản ứng hạt nhân: \(_{17}^{37}Cl + _Z^AX \to _{18}^{37}Ar + _0^1n\)

a) Xác định số khối, nguyên tử số và tên gọi hạt nhân của X.

b) Phản ứng đó toả ra hay thu năng lương. Tính độ lớn của năng lượng toả ra hay thu đó theo đơn vị jun.

Cho biết: 

m_Ar=36,956889u; m_Cl=36,956563u; m_n=1,008665u; m_p=1,007276u

Phương pháp giải

a) Áp dụng định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích để tìm hạt nhân X

b) - Tính độ hụt khối the công thức: 

Δm=m−m₀

- Tính năng lượng theo công thức: 

ΔE=Δmc²

Hướng dẫn giải

Xét phản ứng hạt nhân:  \(_{17}^{37}Cl + _Z^AX \to _{18}^{37}Ar + _0^1n\)

a) Áp dụng định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích, ta có:

- 37+A=37+1

- 17+Z=18+0

⇒ A=Z=1

=> Hạt nhân X là prôtôn.

b)  Ta có

m₀ = m_Cl + m_p = 36,956563u + 1,007276u = 37,963839u

m =  m_Ar + m_n = 36,956889u + 1,008665u = 37,965554u

So sánh: m₀ < m ⇒ phản ứng thu năng lượng

Năng lượng thu vào :

\(\begin{array}{l} E = \left( {m - {m_0}} \right){c^2}\\ = {1,715.10^{ - 3}}.931,5 = 1,6MeV = {2,56.10^{ - 13}}\left( J \right). \end{array}\)