Bài tập vật lý lớp 12 - Bài toán về Phản ứng hạt nhân

Bài toán về: Phản ứng hạt nhân Kiến thức cần nhớ: 1. Phản ứng hạt nhân có dạng: Định luật bảo toàn số khối: A1+ A2 = A3 + A4 Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Gọi: M0= mA+ mB là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng M= mC+ mD là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng Nếu M0> M thì phản ứng toả năng lượng: Nếu M0< M thì phản ứng thu năng lượng: Định luật bảo toàn năng lượng trong phản ứng hạt nhân: E + KA + KB = KC + KD Định luật bảo toàn động lượng: hay Nếu = 0, ta có p2B = p2C + p2D + 2pC.pD.cos O với là góc giữa và Thay p2= m2v2 = 2m.K, ta được: mBKB= mCKC + mDKD + 2cos Nếu = 0; ; ta có + hay pC = pD mC.KC = mD.KD + Xét trường hợp phóng xạ: X Y + C ( với C là tia phóng xạ ) Năng lượng toả ra trong phản ứng là E= ( mX – mY – mC).c2 Định luật bảo toàn năng lượng trong phản ứng hạt nhân: E + KX = KY + KC thường hạt X đứng yên khi phóng xạ nên: KX = 0 E = KY + KC (1) Định luật bảo toàn động lượng : = + = 0 Nên p2Y = p2C mYKY = mCKC (2). Từ (1) và (2) kết quả Bài 1: Tính năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân thành 3 hạt , biết khối lượng hạt nhân m() = 11,9967u; m()= 4,0015u ĐS: 7,266MeV Bài 2: Cho các phản ứng hạt nhân: + X + ( 1 ) + p X + ( 2 ) + X + (3) a) Viết đầy đủ các phản ứng đó; cho biết tên gọi, số khối và số thứ tự của các hạt nhân X b) Trong các phản ứng ( 2) và ( 3) phản ứng nào thuộc loại toả và phản ứng nào thuộc loại thu năng lượng?Tính năng lượng toả hoặc thu vào đó ra eV. Cho khối lượng của các hạt = 22,983734u; = 36,956563u; = 36,956889u; = 1,007276u = 4,001506u; = 19,986950u ; =1,008670u; u= 1,66055.10-27kg=931MeV/c2 ĐS: a) ; ; ; b) (2)toả2,38MeV; (3) thu 1,6MeV Bài 3: Cho phản ứng hạt nhân: + X + n + 17,6MeV a) Xác định hạt nhân X b)Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 1 gam hêli ĐS: a) ; b) 4,24.1011J Bài 4: Phản ứng + n + toả ra Q= 4,8MeV. Giả sử động năng các hạt ban đầu không đáng kể, tính động năng các hạt sinh ra ĐS: WT= 2,74MeV; W= 2,06MeV Bài 5: Hạt có động năng W= 3,1 MeV đập vào hạt nhân nhôm đứng yên gây ra phản ứng: + + n a) Phản ứng toả hay thu năng lượng, bao nhiêu? b) Giả sử hai hạt sinh ra có cùng một vận tốc, tính động năng của chúng. Biết các khối lượng hạt nhân( đơn vị u ) m= 4,0015; mAl= 26,97435; mP= 29,97005 ĐS:a) thu 2,7MeV; WP= 0,387MeV, Wn = 0,013MeV Bài 6: Tính năng lượng cần thiết để tách một hạt nhân Ne20 thành hai hạt và một hạt nhân C12. Biết rằng năng lượng liên kết cho một nucleôn trong các hạt nhân Ne20, H4 và C12 tương ứng bằng 8,03; 7,07 và 7,68 MeV ĐS: 11,9MeV Bài 7: Tính năng lượng của các phản ứng nhiệt hạch dùng hạt nhân đơtêri làm nhiên liệu sau đây: + + + + n + + + + n Cho mD= 2,01410u; mT= 3,01605u; mP= 1,00783u; mn= 1,00870u; m()= 3,01603u; m()= 4,00260u ĐS: a)4MeV; b) 3,26MeV; c) 18,3MeV; d) 17,6MeV Bài 8: Người ta dùng prôtôn có động năng KP=1,60MeV bắn vào hạt nhân đứng yên và thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng a) Viết phương trình của phản ứng b) Tính động năng K của mỗi hạt c) Phản ứng hạt nhân này toả hay thu bao nhiêu năng lượng? Năng lượng này có phụ thuộc vao động năng của prôtôn không? Cho mP=1,0073u; mLi= 7,0144u; m= 4,0015u; u= 1,66055.10-27kg=931MeV/c2 ĐS: a) ; b) K9,5 MeV c) toả 17,41MeV; không phụ thuộc Bài 9: Cho độ hut khối khi tạo thành các hạt nhân D, T và lần lượt là: mD= 0,0024u; mT= 0,0087u; m= 0,0305u. Hãy cho biết phản ứng: D + T + n là phản ứng toả hay thu năng lượng?Tìm năng lượng toả ra hay thu đó.Cho u = 931MeV/c2 ĐS: toả E = 18,06Mev Bài 10: Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân U234 phóng xạ tia tạo thành đồng vị Th230. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt là 7,1MeV; của U234 là 7,63MeV; của Th230 là 7,7MeV ĐS: E 14MeV Bài 11: Nơtrôn có động năng Kn = 1,1MeV bắn vào hạt nhân Li đang đứng yên gây ra phản ứng: + X + a) viết đầy đủ phương trình cho biết phản ứng toả hay thu năng lượng b) Hạt nhân He bay ra vuông góc với phương của hạt nhân X. Tìm động năng KX của hạt nhân X và K cho m=4,00160u; mn=1,00866u; mX=3,01600u; m()= 6,00808u ĐS: a) thu 0,8MeV; b) K= 0,2MeV; KX= 0,1MeV