Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 186 187 sgk Vật Lí 12

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 36. Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân sgk Vật Lí 12. Nội dung bài GGiải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 186 187 sgk Vật Lí 12 iải bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

1. Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh).

2. Năng lượng liên kết của một hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết phải cung cấp để tách các nuclôn. Nó được đo bằng tích của độ hụt khối với thừa số c².

W_lk = [Zm_p + (A – Z)m_n – m_X] = ∆mc².

3. Mức độ bền vững của một hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết riêng:

\( \frac{W_{lk}}{A}\)

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân càng lớn thì hạt nhân càng bền vững, và ngược lại, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân càng nhỏ thì hạt nhân càng kém bền vững.

4. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân, được chia thành hai loại:

– Phản ứng hạt nhân tự phát

– Phản ứng hạt nhân kích thích.

5. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

– Bảo toàn điện tích.

– Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số khối A).

– Bảo toàn năng lượng toàn phần.

– Bảo toàn động lượng.

6. Năng lượng của một phản ứng hạt nhân:

W = (m_t– m_s )c² ≠ 0; W > 0 tỏa năng lượng, W < 0 thu năng lượng

Chú ý rằng, trong công thức trên thì m_tlà khối lượng của các hạt nhân tham gia trước phản ứng, còn m_s là khối lượng của các hạt tao thành sau phản ứng.

CÂU HỎI (C)

Trả lời câu hỏi C1 trang 184 Vật Lý 12

Hãy giải thích rõ hơn Bảng 36.1.

Phản ứng hóa 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

Trả lời:

So sánh phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học.

Phản ứng hóa học:

\(1Na + 2HCl \to 3NaCl + {H_2}\)

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:

\({}_2^4He + {}_7^{14}N + 1,1MeV \to {}_1^1H + {}_8^{17}O\)

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.

BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 186 187 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

?

1. Giải bài 1 trang 186 Vật Lý 12

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.

Bài giải:

Năng lượng liên kết riêng lớn nhất với các hạt nhân trung bình.

⇒ Đáp án: C.

2. Giải bài 2 trang 186 Vật Lý 12

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 diện từ.

D. lực tương tác mạnh.

Bài giải:

Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực tương tác mạnh.

⇒ Đáp án: D.

3. Giải bài 3 trang 187 Vật Lý 12

Phạm vi tác dụng của các lực tương tác mạnh trong hạt nhân là bao nhiêu?

A. 10^-13cm. B. 10^-8cm.

C. 10^-10cm. D. Vô hạn.

Bài giải:

Phạm vi tác dụng của lực hạt nhân là 10^-15m = 10^-13cm.

⇒ Đáp án: A.

4. Giải bài 4 trang 187 Vật Lý 12

Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn nhất?

A. Heli.

B. Cacbon.

C. Sắt.

D. Urani.

Bài giải:

Trong số các hạt nhân heli, cacbon, sắt, urani thì sắt có năng lượng liên kết riêng lớn nhất vì sắt là hạt nhân trung bình.

⇒ Đáp án: C.

5. Giải bài 5 trang 187 Vật Lý 12

Năng lượng liên kết của \( _{10}^{20}\textrm{Ne}\) là 160,64 MeV. Xác định khối lượng của nguyên tử \( _{10}^{20}\textrm{Ne}\).

Bài giải:

Hạt nhân \( _{10}^{20}\textrm{Ne}\) có 10 proton và 10 notron

Ta có:

\(\eqalign{
& {{\rm{W}}_{lk}} = \left[ {10{m_p} + \left( {20 – 10} \right){m_n} – {m_{hn}}} \right]{c^2} \cr&= 160,64MeV = {{160,64} \over {931,5}}u{c^2} = 0,17245u{c^2} \cr
& \Leftrightarrow 10.1,00728u + 10.1,00866u – {m_{hn}} \cr&= 0,17245u \Rightarrow {m_{hn}} = 19,98695u \cr} \)

Vậy khối lượng hạt nhân: m_hn= 19,98695u

⇒ Muốn tìm khối lượng nguyên tử \( _{10}^{20}\textrm{Ne}\) ta phải cộng thêm khối lượng của 10 êlectron.

⇒ m_nt = m_hn + 10m_e = 19,99245u

6. Giải bài 6 trang 187 Vật Lý 12

Khối lượng nguyên tử của \( _{26}^{56}\textrm{Fe}\) 55,934939u.

Tính W_lk và \( \dfrac{W_{lk}}{A}\).

Bài giải:

Ta có:

Khối lượng nguyên tử Sắt: \({m_{n{t_{Fe}}}} = {m_{h{n_{Fe}}}} + Z.{m_e}\)

⇒ Khối lượng hạt nhân Sắt: \({m_{h{n_{Fe}}}} = {m_{n{t_{Fe}}}} – Z.{m_e} = {m_{n{t_{Fe}}}} – 26.{m_e}\)

Năng lượng liên kết của Sắt:

\(\begin{array}{l}{{\rm{W}}_{lk}} = \left( {Z.{m_p} + N.{m_n} – {m_{h{n_{Fe}}}}} \right){c^2}\\ = \left[ {26{m_p} + \left( {56 – 26} \right){m_n} – \left( {{m_{n{t_{Fe}}}} – 26.{m_e}} \right)} \right]{c^2}\\ = \left[ {26.1,00728u + 30.1,00866u – \left( {55,934939u – 26.5,{{486.10}^{ – 4}}u} \right)} \right]{c^2}\\ = 0,5284u{c^2} = 0,5284.931,5 = 492,21MeV\end{array}\)

⇒ Năng lượng liên kết riêng của Sắt:

\({\varepsilon _{Fe}} = \dfrac{{{{\rm{W}}_{lk}}}}{A} = \dfrac{{492,21}}{{56}} = 8,789MeV/nuclon\)

7. Giải bài 7 trang 187 Vật Lý 12

Hoàn chỉnh các phản ứng sau:

\( _{3}^{6}\textrm{Li}\) + ? → \( _{4}^{7}\textrm{Be}\) + \( _{0}^{1}\textrm{n}\).

\( _{5}^{10}\textrm{B}\) + ? → \( _{3}^{7}\textrm{Li}\) + \( _{2}^{4}\textrm{He}\)

\( _{17}^{35}\textrm{Cl}\) + ? → \( _{16}^{32}\textrm{S}\) + \( _{2}^{4}\textrm{He}\)

Bài giải:

+ \(_3^6Li + _Z^A{X_1} \to _4^7Be + _0^1n\)

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

\(\left\{ \begin{array}{l}3 + {Z_{{X_1}}} = 4 + 0\\6 + {A_{{X_1}}} = 7 + 1\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{Z_{{X_1}}} = 1\\{A_{{X_1}}} = 2\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow {X_1}\) là \(_1^2H\)

Viết lại phương trình, ta được: \(_3^6Li + _1^2H \to _4^7Be + _0^1n\)

+ \(_5^{10}B + _Z^A{X_2} \to _3^7Li + _2^4He\)

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

\(\left\{ \begin{array}{l}5 + {Z_{{X_2}}} = 3 + 2\\10 + {A_{{X_2}}} = 7 + 4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{Z_{{X_2}}} = 0\\{A_{{X_2}}} = 1\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow {X_2}\) là \(_0^1n\)

Viết lại phương trình, ta được: \(_5^{10}B + _0^1n \to _3^7Li + _2^4He\)

+ \(_{17}^{35}Cl + _Z^A{X_3} \to _{16}^{32}S + _2^4He\)

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

\(\left\{ \begin{array}{l}17 + {Z_{{X_3}}} = 16 + 2\\35 + {A_{{X_3}}} = 32 + 4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{Z_{{X_3}}} = 1\\{A_{{X_3}}} = 1\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow {X_3}\) là \(_1^1H\)

Viết lại phương trình, ta được: \(_{17}^{35}Cl + _1^1H \to _{16}^{32}S + _2^4He\)

8. Giải bài 8 trang 187 Vật Lý 12

Phản ứng:

\( _{3}^{6}\textrm{Li}\) + \( _{1}^{2}\textrm{H}\) → 2\( \left ( _{2}^{4}\textrm{He} \right )\)

tỏa năng lượng 22,4 MeV. Tính khối lượng nguyên tử của \( _{3}^{6}\textrm{Li}\). ( Khối lượng nguyên tử của \( _{1}^{2}\textrm{H}\) và \( _{2}^{4}\textrm{He}\) lần lượt là 2,01400u và 4,00150u).

Bài giải:

Năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân:

\(\begin{array}{l}{\rm{W}} = \left[ {{m_{trc}} – {m_{sau}}} \right]{c^2}\\ = \left[ {\left( {{m_{Li}} + {m_H}} \right) – 2{m_{He}}} \right]{c^2} = 22,4MeV = \dfrac{{22,4}}{{931,5}}u{c^2}\\ \Leftrightarrow {m_{Li}} + {m_H} – 2{m_{He}} = 0,024u\\ \Rightarrow {m_{Li}} = 0,024u + 2{m_{He}} – {m_H}\\ = 0,024u + 2.4,00150u – 2,01400u\\ = 6,013u\end{array}\)

Khối lượng nguyên tử của \(_3^6Li\) là:

\(\begin{array}{l}{m_{n{t_{Li}}}} = {m_{h{n_{Li}}}} + Z.{m_e}\\ = {m_{Li}} + Z.{m_e} = 6,013u + 3.5,{486.10^{ – 4}}u\\ = 6,0146u\end{array}\)

9. Giải bài 9 trang 187 Vật Lý 12

Chọn câu sai.

Trong một phản ứng hạt nhân, có bảo toàn

A. năng lượng. B. động lượng.

C. động năng. D. điện tích.

Bài giải:

Trong một phản ứng hạt nhân, không có bảo toàn động năng.

⇒ Đáp án: C.

10. Giải bài 10 trang 187 Vật Lý 12

Phản ứng nào sau đây thu năng lượng?

A. \( _{1}^{1}\textrm{H}\) + \( _{1}^{2}\textrm{H}\) → \( _{2}^{3}\textrm{He}\)

B. \( _{1}^{2}\textrm{H}\) + \( _{1}^{2}\textrm{H}\) → \( _{2}^{4}\textrm{He}\)

C. \( _{1}^{2}\textrm{H}\) + \( _{1}^{3}\textrm{H}\) → \( _{2}^{4}\textrm{He}\) + \( _{0}^{1}\textrm{n}\)

D. \( _{2}^{4}\textrm{He}\) + \( _{7}^{14}\textrm{N}\) → \( _{8}^{17}\textrm{O}\) + \( _{1}^{1}\textrm{H}\)

Bài giải:

Phương trình phản ứng: \( _{2}^{4}\textrm{He}\) + \( _{7}^{14}\textrm{N}\) → \( _{8}^{17}\textrm{O}\) + \( _{1}^{1}\textrm{H}\)

Ta có:

(m_He + m_N) – (m_O + m_H) = (4,002603 + 14,003074)u – (16,999133 + 1,007825)u

= -0,001281u < 0

→ Phản ứng thu năng lượng.

⇒ Đáp án: D.

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 180 sgk Vật Lí 12

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 trang 194 sgk Vật Lí 12

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 186 187 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“