Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 1
Phương pháp giảI bài toán về hạt nhân nguyên tử
A. Mục tiêu
1. Giúp học sinh giải được các bài toán đơn giản về hạt nhân nguyên tử
2. Rèn các kỹ năng giải toán.
3. Sử dụng làm nhanh các bài toán trắc nghiệm.
B. Nội dung
I. Kiến thức cơ bản
1. Cấu tạo hạt nhân
- Hạt nhân mang điện dương, được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn – gọi là các Nuclon.
- Có hai loại Nuclon là Proton và nơtron:
+ Proton: kí hiệu là p, eq
p
; kgum
p
27
10.672,1007276,1
+ Nơtron: kí hiệu là n, 0
n
q ; kgum
n
27
10.674,1008665,1
Trong đó u là đơn vị khối lượng nguyên tử, với 1u = 1,66055.10
-27
(m)
Ví dụ:
+ Bán kính hạt nhân H
1
1
H: R = 1,2.10
-15
m
+ Bán kính hạt nhân Al
27
13
Al: R = 3,6.10
-15
m
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 2
…………………………………………………………………………………………
……………
2. Đồng vị
1. Khái niệm: Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân có chứa cùng số Proton
Z nhưng khác nhau số Nơtron.
2. Ví dụ
- Nguyên tử H có 3 đồng vị:
+ Hiđro thường - H
1
1
+ Đơtêri - )(
2
+ KN: là năng lượng liên kết giữa A Nuclôn.
+ Biểu thức:
2
.cmW
- Năng lượng liên kết riêng: kí hiệu là
+ KN: là năng lượng liên kết cho 1Nuclôn.
+ Biểu thức:
A
W
+ YN: đặc trưng cho tính bền vững của hạt nhân.
4. Các hiện tượng liên quan tới hạt nhân.
4.1 Hiện tượng phóng xạ(HTPX) - HT phân rã hạt nhân.
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 3
- KN: HTPX là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra những tia không nhìn
thấy(tia phóng xạ) rồi biến đổi thành hạt nhân khác.
- Các loại tia phóng xạ:
+ Tia
: là dòng hạt nhân Heli( He
4
2
) phóng ra với tốc độ khoảng 2.10
0
1
; Tia
:
0
0
- Các công thức:
+ Định luật phóng xạ - Xác định số hạt nhân còn lại ở thời điểm t:
t
T
t
t
eNNN
.2.
00
. Trong đó
T
T
693,02ln
: hằng số phóng xạ.
+ Khối lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm t:
t
tt
NH
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 4
4.2 Phản ứng hạt nhân(PUHN)
- ĐN: PUHN là sự tương tác giữa các hạt nhân dẫn tới sự biến đổi thành các hạt nhân
khác.
Thực tế: thường dùng hạt nhân con (đạn) bắn phá hạt nhân đứng yên(bia).
- Các định luật bảo toàn trong PUHN
+ ĐLBT số Z – ĐLBT điện tích:
4321
ZZZZ
+ ĐLBT số A:
4321
AAAA
+ ĐLBT động lượng:
2211
vmvmvm
+ ĐLBT năng lượng toàn phần:
DCBA
EEEE với
2
mcE + W
đ
; m: khối lượng
nghỉ.
II. Một số dạng toán cơ bản
Dạng 1. Xác định A, Z, N năng lượng liên kết hoặc năng lượng liên kết riêng.
PP
n
= 1,00866u; m
p
= 1,00728u; m
He
= 4,0015u
HD
+ Từ
He
ZAN
4
2
224
N
+ Ta có 03038,00015,4)(2
np
mmm u
MeVMeVucE 29,285,931.03038,003038,0
2
MeV07,7
4
Dạng 2. Xác định các đại lượng liên quan tới hiện tượng phóng xạ.
PP
+ Hằng số phóng xạ:
T
T
693,02ln
(s
-1
)
+ Số hạt còn lại:
t
eNN
0
=
T
t
T
t
N
N
2.
2
0
0
2.
2
0
0
hay
t
t
eH
e
H
H
.
0
0
Vận dụng
Bài 1. Pôlôni là nguyên tố phóng xạ
, nó phóng ra một hạt
và biến đổi thành hạt
nhân con X. Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138ngày.
1. Xác định cấu tạo, tên gọi của hạt nhân con X.
2. Ban đầu có 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã.
HD
1. Xác định hạt nhân con X
+ Ta có phương trình phân rã: XHePo
82
:
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 6
Nếu trắc nghiệm chỉ cần:
82
206
284
4210
Z
A
Z
A
PbX
206
82
:
3. Từ Bq
Nếu trắc nghiệm cần nhớ: Bq
A
T
Nm
H
k
9
năm.
b. Tính số hạt nhân U
238
92
bị phân rã sau 1năm. Coi te
t
1
HD
1. Từ
A
k
A
T
t
3089
.
2 693,0
2.
.
2.
0
0
0
hat
A
tNm
N
A 210
10.525,2
)1(
Nếu trắc nghiệm cần nhớ:
hat
A
tNm
N
A
21
0
10.525,2
)1(
Bài 3. Au
200
79
2. Từ 10ln2
.693,0
100
100
0
0
T
t
e
e
m
m
m
m
t
t
st 86,19087
8,3
4
4
2
16
1
2
%75,931
0
0
0
0
HD
1. XHePo
A
Z
4
2
210
84
82
206
Z
A
mgg
N
TAH
m
AT
Nm
A
Nm
H
A
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 8
3. Năng lượng tỏa ra do một phân rã là:
q = (209,9828-4,0026-205,9744)uc
2
= 5,8.10
-3
.931,5 = 5,4MeV
Trong m
0
= 1mg có N
0
=
18
323
10.867,2
210
10.10.022,6
+ n Pbyx
208
82
+ Ta có
2
4
102
4
28292
208.041235
+ MeVMeVucE 6,1275,931.137,0137,0
2
Dạng 3. Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân hoặc động năng của các
hạt sau phản ứng.
PP
+ Tính khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng: m
0
= m
A
+ m
B
; m = m
C
+ m
D
+ ADCT:
2
0
)( cmmQ . Nếu
ThuNLQ
ToaNLQ
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 9
Góc tạo bởi giữa các hạt bay ra sau phản ứng:
Tính vận tốc các hạt.
Sử dụng định lý cosin trong tam giác:
bc
acb
cb
2
cos;
222
………………………………………………………………………………………
Vận dụng
Bài 1. Cho phản ứng hạt nhân: MeVTLin 8,4
6
3
1
0
1. Tính khối lượng của hạt nhân Li
2. Tính năng lượng tỏa ra khi phân tích hoàn toàn 1gLi.
c
Q
m
nLi
014,60087,1016,30015,4
5,931
1
8,4
22
0
2. Số hạt nhân Li trong 1g là
23
10.022,6.
6
1
N
Năng lượng tỏa ra là E = NQ = JMeV
10
23
10.7,78,4
6
10.022,6
Bài 2. Cho phản ứng hạt nhân: NeXNa
20
10
23
11
1
1
Z
A
NepNa
20
10
4
2
1
1
23
11
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 10
Bài 3. Cho phản ứng hạt nhân: XLiHBe
6
3
1
1
2
4
Z
A
HeX
4
2
b.
22
0
)0026,401513,600783,101219,9()( uccmmQ = 2,133MeV > 0: Tỏa năng
lượng
c. Theo ĐLBT năng lương ta có
LiHep
WWcmcmW
22
0
.
Bài 4. Một hạt
có động năng 4MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên, gây phản ứng:
XHN
+ Theo bảo toàn động lượng ta có
XXHH
vmvmvm
(2)
MeVWWQW
LipHe
033,455,345,5133,2
Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 11
+ Theo BTNL có
2
2
22
0
QW
WWWmccmW
HXX
smv
H
/10.6,1
10.66055,1.007825,1
10.6,1.4,1.2
7
27
13
smsmv
X
/10.4/10.4,0
10.66055,1.999133,16
10.6,1.4,1.2
67
27
13
D. Ban giám khảo.
1. Nhận xét:
…………………………………………………………………………………………
…………………………….…………………………………… Trường THPT Nam Lý GV: Bùi Xuân Diệu
Tháng 4 năm 2010 12
2. Đánh giá:………………………………………………………………………… Nam Lý, ngày 19 tháng 5 năm 2010
Người viết
Bùi Xuân Diệu
Copyright: Tài liệu đại học ©